您是否正在為您的PCB設計電源調節策略？或者您正在為您的電路板創建自定義電源？如果是，那么思考控制發送到組件的功率的最佳方法至關重要。這適用——尤其是當您處理高速數字系統時。那么，電源重要嗎？無論您是從線路電壓還是從電池供電——將輸入功率控制到系統的最佳水平都是相關的。例如，如果您使用電池供電，LDO 電路將是理想的選擇。這是因為線性穩壓器提供了足夠的電壓。此外，它提供了來自輸入電壓的較低穩定電壓。

也就是說，我們將通過重點介紹 LDO 的元素、工作原理、應用程序等來更多地討論 LDO。

讓我們開始！

什么是 LDO？

LDO 是一個首字母縮寫詞，意思是 Low Dropout。您也可以將其稱為飽和或低損耗類型的線性穩壓器。它在輸入和輸出電壓電源之間的低 PD（電位差）下工作。

LDO 穩壓器只能接受比首選輸出電壓稍大的輸入電壓。這是因為該設備是具有可變輸入電壓的降壓 DC-DC 轉換器。因此，壓差是指連接輸入和首選輸出電壓或電源輸入的最小差異。

此外，無論該器件的低功率效率如何，它都可以在約 1V 的低壓差下穩定運行。線性穩壓器還可以提供具有穩定和恒定輸出的不同電壓電平。

此外，LDO 的輸出電壓與電池的放電、溫度、功率損耗和負載阻抗無關。例如，您的鋰離子電池的輸入電源范圍為 2.7V 至 4.2V。2.7V 表示完全放電的電池，而 4.7V 表示充滿電的電池。因此，如果您的電池電壓降至 3V 以下，LDO 可以將您的輸出保持在 2.5V。

LDO 穩壓器的組成部分是什么？

LDO 的元素或關鍵組件包括：

誤差放大器

如果您計劃設計 LDO 的誤差放大器，那么盡可能降低電流至關重要。為什么？因為傳輸晶體管的柵極電容很大。因此，放大器的輸出電阻應該非常低。

此外，誤差放大器有兩個輸入。第一個是分壓器將輸出電壓按比例降低時。然后，接下來是參考電壓。因此，當它完成比較兩個輸入時，誤差放大器將修改傳輸元件的電阻。

傳遞元素

誤差放大器驅動反饋回路內的傳遞元件。傳輸元件有助于將電壓從輸入轉移到負載中。此外，您可以使用 NMOS 和 PMOS 作為通路元件。

當您仔細觀察電路時，您會注意到 V o(s)連接到 V 1(s)。此外，PMOS 晶體管需要最低電壓才能正確調節并保持潮濕。

并且最小的漏源電壓V 2(s)負責給出最小的電壓。但是，重要的是要注意 PMOS 傳輸元件對于極低電壓設備并不理想。

此外，您可以使用 NMOS 晶體管獲得低壓差電壓、輸出和輸入。基于傳輸元件 (NMOS) LDO 的好處是穩壓器的輸出位于晶體管的源極中。此外，NMOS 進入源極跟隨器配置。

電壓參考

該元素指的是任何穩壓器的起點，因為它設置了誤差放大器的工作點。此外，您可以使用帶隙型電壓基準——因為它允許在低電源電壓下工作。

輸出電容

在負載瞬變的情況下，輸出電容器使 LDO 能夠移動負載內的電流，并且誤差放大器被置位。

此外，電容器的 ESR 發揮著巨大的作用，因為它限制了從電容器流入負載的電壓。因此，如果您使用的是 ESR 范圍（10 到 300m 歐姆）的 1μF 電容器，則可以使用以下電容器類型：

• 低 ESR 鉭電容器

• 陶瓷電容器

• 高分子電解電容器

回饋

此元素可幫助您按比例降低輸出電壓。此外，它還允許使用誤差放大器在參考電壓和輸出電壓之間進行比較。

LDO 的特點

1. 低噪聲穩壓器可以輸出穩定的電壓。它在不受輸入電壓變化影響的情況下執行此操作。因此，LDO 非常適合為容易產生噪聲的設備提供電壓。

2. 該設備需要一些外部元件（電阻器或電容器）。

3. LDO 具有電流限制功能，可防止系統過熱。

4. LDO 具有輸出放電電路，有助于快速放電并將輸出端電壓降至接近IC GND 的位置。

5. 該器件具有熱關斷功能，有助于避免損壞和劣化。

LDO 如何工作？

LDO 的主要組件是參考電壓源、傳輸元件和誤差放大器。傳輸元件是 P 溝道 FET 或 N 溝道。因此，它首先將輸入電壓施加到傳輸元件（N 溝道晶體管）。 

然后，晶體管工作在線性區域以降低輸入電壓。這個過程一直持續到輸入電壓達到首選輸出電壓。此時，誤差放大器會識別產生的輸出電壓。之后，誤差放大器將比較兩個參數（輸出和參考電壓）。

此外，誤差放大器會將 FET 的柵極更改為正確的工作點。因此，它有助于確保輸出具有準確的電壓。因此，當輸入電壓發生變化時，誤差放大器會調整 FET 以獲得恒定的輸出電壓。

當操作條件處于穩定狀態時會發生什么？那么，LDO 將充當一個簡單的電阻器。此外，您可以使用其啟用引腳打開或關閉穩壓器。此功能可幫助用戶避免使用電池 - 當 LDO 未使用時。

何時使用 LDO？

1. 如果您的輸入電壓范圍很寬，則 LDO 是理想的選擇。但是，必須考慮從電源獲得穩定的電壓輸出。此外，您無需調整反饋回路中的PWM信號。這是因為組件不需要反饋到開關元件。

2. 當您需要系統具有恒定的輸出功率時，您可以使用 LDO，而不管輸入電壓降如何。

3. LDO 還可用于降低輸出以匹配首選輸出電壓。

其他高級 LDO 電路

高級 LDO 旨在提供用戶可選擇的參考電壓。此功能使設備可編程。

通常，LDO 可以將高頻旁路到地。這一切都歸功于輸出對角線的并聯電容器。但電路設計人員更關注過濾多級穩壓器的輸出。遺憾的是，他們并不關注輸入過濾。

因此，您可以使用EMI濾波器來提升 LDO 。這樣，您的設備將符合 EMC/CISPR 標準。有趣的是，此功能對于使用開關穩壓器產生高次諧波至關重要。

此外，您還可以添加其他必要的方面來改善系統（模擬和數字）的配電。

選擇 LDO 的重要參數

以下是選擇 LDO 之前需要考慮的重要參數：

負載調節

該參數是指電路在不同負載條件下保持特定輸出電壓的能力。

負載調節率= ?Vout/ ?Iout

靜態電流

靜止是一種休眠狀態。因此，靜態電流是指系統在待機模式下消耗電流。此外，這只發生在電池連接到您的設備時。 

瞬態響應

瞬態響應描述了負載電流階躍變化的最高允許輸出電壓差。您也可以調用線路階躍響應。此參數是以下函數：

最大負載電流 (I out max )

輸出電容的 ESR

輸出電容值 (C out )

旁路電容器 (C b )

瞬態響應方程為：

?Vtr, max = (Iout, max / Cout + Cb) ?t1 + ?VESR

線路調節

線路調節是電路在不同輸入電壓下保持特定輸出電壓的能力。您可以將其表示為：

線路調整率= ?Vout / ?Vin 

PSRR（電源抑制比）

LDO 的 PSSR 是設備可以丟棄 AC 元素的時間。交流元件的一個很好的例子是紋波電壓。所以，你可以用下面的等式來表達它：

PSRR (dB) = 20 log (Vripple (in)/ Vripple (out))

LDO電路的應用

您可以在以下應用中使用 LDO 電路：

• 高效線性電源

• 電腦

• SMPS 后置穩壓器和 DC/DC 模塊

• 無線和有線通信

• 汽車應用

• 電池供電設備

• VPP 調節/PCMCIA VCC

• 工業應用

• 數字核心供應

最后的話

LDO 電路在電子工業中扮演著重要的角色。畢竟，大多數電源需要線性穩壓器來獲得首選電壓。因此，該器件非常適合需要恒定輸出功率而不管輸入電壓降如何的項目。

此外，您可以參考電路圖來了解主要組件。您對 LDO 穩壓器有何看法？請隨時與我們聯系以獲取更多信息。