低壓差線性穩壓器（Low dropout regulator），通常簡稱為“LDO”，是一種線性穩壓器，它通過內部負反饋自動調節晶體管或場效應管（FET）在線性區域所占用的電壓，從輸入電壓中獲取穩定的輸出降額電壓。

下圖為LDO典型應用電路圖

輸入電壓Vi施加到LDO芯片輸入后，被降壓成輸出電壓VO驅動負載（電燈泡），這里的輸出電壓VO（Output Voltage） 是LDO的一個重要參數，一般工程師在進行選型時首先考慮的就是輸出電壓。

LDO有固定輸出電壓（Fixed）和可調輸出電壓（Adjustable）兩種。固定輸出電壓LDO使用比較方便，經過廠家精密調整后的輸出電壓精度很高，但是其設定的輸出電壓數值均為常用電壓值（如1.2V、 2.5V、3.3V、5V等），不可能滿足所有的應用場合要求，這時可以使用可調輸出電壓類型的LDO，只需要調整外接元件數值即可在一定范圍內進行輸出電壓的調整。

有人可能會說了：什么爛編劇，不就是個降壓嘛，我用電阻分壓不是一樣的？我要退票！

下面我們詳細講解LDO的穩壓特性，這是普通電阻分壓所不能提供的。LDO的基本原理與通用串聯型穩壓電路是一致的，其基本結構如下圖所示：

其中，三極管Q1為電壓調整管，電阻R3、R4及可調電阻RP1用來對輸出電壓VO進行電壓采樣，D1為穩壓二極管，與電阻R2配合為三極管Q2的發射極提供穩定的 參考電****位VREF（Reference Voltage） ，三極管Q2用來對參考電壓與采集到的輸出電壓進行比較，R2為Q1與Q2提供靜態偏置電壓。

當電路還沒有施加輸入電壓時，三極管Q1與Q2均處于截止狀態，此時夜靜闌珊，萬籟俱寂。

如果對該電路施加輸入電壓V i （暫時還沒有接負載）時，輸入電壓Vi經電阻R1、三極管Q1的發射結V BE1 、R2、D1（或R3、R4、RP1）為三極管Q1提供基極電流，由于三極管Q1的集電極電位最高，基極電位次之、發射極電位最低，三極管處于放大狀態，如下圖所示：

此時此刻，上圖的等效電路如下所示：

可以看到，這個電路就是一個共集電極放大電路，其中的電阻RX表示R2、R3、R4、RP1、D1等效的總電阻，此時三極管Q1處于放大狀態，輸出VO也有一定的電壓，但電路還沒有穩壓能力。

下一刻，三極管基極電壓VB2由電阻R3、R4、RP1分壓獲取，如下式：

三極管發射極電位VE2是VO通過R2、D1穩壓電路獲取的恒定參考電壓V Z ，通常這個參考電壓稍大于1V，而三極管的集電極電位VC2由Vi通過R2提供，很明顯，三極管Q2的三個極電位V C >V B >V E ，集電結反偏，發射極正偏，三極管Q2處于放大狀態。

三極管Q2將基極電流IB2放大后，產生集電極電流IC2并將其集電極電位VC2拉下來，繼而使三極管Q1的基極-發射極電壓VBE1下降，引起IB1與IC1相繼下降，集電極-發射極電壓VCE1升高，輸出電壓VO會比三極管Q2沒有接入時會下降一些，三極管Q2接入后電路形成負反饋并達到穩態。

此時電路中雖然還沒有接負載，但放大電路回路已經形成，因此必然會有一定的電流，稱為 靜態電流（Quiescent Current） ，也有些規格書稱之為 接地電流（Ground Pin Current） ，這個電流要求越小越好。

有些LDO芯片（特別是低電壓輸出的）必須外接負載才有正確的電壓輸出，它需要一定的負載電流才能維持內部正常的調整行為，這個電流的最小值稱為 最小負載電流（Minimum Load Current）

下面我們將電路接上負載（電燈泡），看看情況會有什么不一樣，如下圖所示：

由于負載肯定會有一定的電阻值（通常比等效電阻RX小多了），當負載如上圖所示接到電路中時，相當于等效電阻RX與RL并聯，相當于Q1集電極對地的電阻下降了，由于此時回路電流I還沒有變化，根據歐姆定律V=R×I，則輸出VO勢必會下降。

電阻R3、R4、RP1是對輸出電壓VO進行分壓采集，因此三極管Q2的基極電位VB2電位相應也會下降，而Q2的發射極因為D1、R2提供穩定的參考電位V Z ，則有V BE2 =V B2 -VZ下降，繼而導致Q2的基極電流IB2與集電極電流IC2相繼下降。

三極管Q2的集電極電流IC2下降將導致Q2集電極電位VC2上升，則有Q1的發射結電壓V BE1 =V B1 -V E1 =V C2 -V E1 =V C2 -VO上升（記住前提條件，輸出電壓VO是下降的），其基極電流IB1與集電極電流Ic1亦相繼上升，從而導致VCE1下降。

輸入Vi是一直恒定不變的，因此有輸出電壓V O =V i -VCE1上升

可以看到，電路剛剛接入負載的一瞬間，輸出電壓是下降的，但是經過一系列比較反饋調整后，輸出電壓又上升了，亦即輸出電壓回升到沒有接入負載時的電壓，也就是說，不管有沒有接入負載，輸出電壓都可以穩定到同一個數值。

這個穩壓的過程可以如下所示：

事實上，這里的三極管Q1就相當于可調電阻R Q1 ，負載電燈泡就相當于電阻R L ，如下圖所示：

當負載重了（即RL阻值變小），輸出電壓VO下降了，為了維持與之前相同的輸出電壓，就把可調電阻值RQ1下降一些，這樣按電阻分壓原理，輸出電壓VO就上升了（只是電流增大了），上升量抵消了下降量，輸出電壓VO保持不變

相反，就把可調電阻RQ1上升一些，這與剛剛那位退票離場的同仁所述是一致的。

三極管Q1的集電極-發射極電壓VCE1就是LDO的壓降VD（Dropout Voltage） ，這個電壓會在三極管上產生熱量，流過三極管Q1（即負載電流）的電流越大，則由P=V×I公式可知（電流I越大），在三極管消耗的功率越大，從而導致三極管發熱，因此一般Q1采用的都是功率管。

這個壓差VD自然是越小越好，對于給定的LDO都有一個VD值，在實際使用時，輸入電壓Vi與輸出電壓Vo的差值一定要大于這個VD值，否則LDO將無法正常維持內部調節行為而無法實現穩壓功能。

同樣，如果外加的輸入電壓Vi太大，則由P=V×I公式可知（電壓V越大），也會導致三極管消耗功率增大，從而引起三極管發熱，這也會極大的影響LDO的電源轉換效率，如下圖所示：

LDO的輸入輸出電流接近一致的，因此計算LDO的效率只需知道輸出電壓Vo與輸入電壓Vi的比值即可，對于同樣的輸出電壓3.3V，當輸入電壓為5V時，LDO的效率約為66%，而當輸入電壓為9V時，LDO的效率就降到約36%了，大部分的輸入能源都被消耗到了LDO本體上，這是低功耗應用所不允許的。

當然，負載電流不能一直升高到無限大（即負載電阻不可能無限小，否則電路將帶不動，這跟小馬拉大車的道理是一樣的），當負載電流高到一定值時，三極管Q1由于電流太大而發熱，最終導致三極管損壞，此時的電流稱為最大負載電流ILIMIT（Current Limit）

我們說穩壓電路可以對負載引起的輸出電壓變化進行穩壓，那么用什么參數來衡量呢？通常我們用負載調整率ΔLoad（Load Regulation）參數來衡量這個性能，如下圖所示：

上圖中輸入電壓Vi對應輸出V O ，假設負載RL的變化引起輸出電壓變化了ΔV O ，我們把負載RL變化引起的輸出電壓變化率叫做負載調整率，用ΔLoad表示，如下式：

舉個例子，芯片A與芯片B用上圖所示電路進行測試，初始條件都是V i =5V、V O =3.3V，將負載值RL進行相同大小的調整后，測得芯片A輸出為3.4V，而芯片B輸出為3.5V，

則芯片A的負載調整率是：

而芯片B的負載調整率是：

在理想狀態下，我們希望無論負載是怎么變化的，輸出都是恒定的，即ΔV為0，因此這個值是越小越好，因此芯片A的負載調整率要更好一些。嚴格地說，負載調整率=（滿負載輸出電壓-半負載輸出電壓）/額定負載輸出電壓，這里只是為了說明負載調整率的意義。

下面我們看看，當輸入電壓波動時，電路是如何對輸出進行調整的：

輸入電壓Vi上升時，由于VCE1還沒來得及調整，因此輸出VO勢必會隨Vi上升。

電阻R3、R4、RP1是對輸出電壓VO進行分壓采集，因此三極管Q2的基極電位VB2相應也會上升，而Q2的發射極因為D1、R2提供穩定的參考電位V Z ，則有V BE2 =V B2 -VZ上升，繼而導致Q2的基極電流IB2與IC2相繼上升。

三極管Q2的集電極IC2上升將導致Q2集電極電位VC2下降，則有Q1的發射結電壓V BE1 =V B1 -V E1 =V C2 -V E1 =V C2 -VO下降（記住前提條件，輸出電壓VO是上升的），Q1基極電極電流IB1與集電極電流IC1相繼下降，繼而VCE1上升將Vi的上升量抵消，從而將輸出VO穩定在之前的輸出電壓值。

這個穩壓的過程可以如下所示：

與負載調整率類似，我們用電壓調整率來衡量輸入電壓變化引起的輸出電壓變化：

上圖中輸入電壓Vi對應輸出V O ，假設輸入電壓Vi的變化引起輸出變化了ΔV O ，我們把輸入電壓變化引起的輸出電壓變化率叫做電壓調整率（line regulation，也有叫線性調整率），用ΔLine表示，如下式：

同樣，我們將芯片A與芯片B用上圖所示電路進行測試，初始條件都是V i =5V、V O =3.3V，將輸入電壓值進行相同大小的調整后，測得芯片A輸出為3.4V，而芯片B輸出為3.5V，

則芯片A的電壓調整率是：

而芯片B的電壓調整率是：

在理想狀態下，我們希望無論輸入電壓是怎么變化的，輸出電壓都是恒定的，即ΔV為0，因此這個值也是越小越好，因此芯片A的電壓調整率要更好一些。

嚴格地說，電壓調整率是在輸出接固定負載時，將輸入電壓在一定的范圍進行調整并從中取得輸出電壓的最小值與最大值，則電壓調整率=（輸出電壓最大值-輸出電壓最小值）/額定輸出電壓，這里只是為了說明電壓調整率的意義。

同樣，輸入電壓Vi不能一直升高到無限大，如果輸入電壓Vi超過 工作允許最大電壓（OperatingInput Voltage） ，LDO可能會損壞。