01 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型或低損耗型線性穩壓器。并且它在輸入和輸出電壓之間的低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，壓差電壓是指連接輸入和首選輸出電壓或電源輸入的最小方差。

此外，不管該器件的低功率效率如何，它都能以約1V的低壓差穩定運行。線性穩壓器還可以提供不同的電壓等級，輸出穩定恒定。

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 表示完全充電的電池。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。

02 LDO 穩壓器的元素是什么？

LDO 的元素或關鍵組件包括：

誤差放大器

電路圖中的誤差放大器

如果您計劃設計 LDO 的誤差放大器，則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很低。

此外，誤差放大器有兩個輸入。第一個是分壓器將輸出電壓降低。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

電路圖中的傳遞元素

誤差放大器驅動反饋回路內的通路元件。傳輸元件有助于將電壓從輸入端轉移到負載中。另外，您可以使用 NMOS 和 PMOS 作為 pass 元素。

當您仔細查看電路時，您會注意到 Vo(s) 連接到 V1(s)。此外，PMOS 晶體管需要一個最小電壓才能正確調節并保持濕透。

并且最小的漏源電壓V2(s)負責提供最小的電壓。但是，需要注意的是，PMOS 傳輸元件不適用于極低電壓器件。

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 的優勢在于穩壓器的輸出位于晶體管的源極中。另外，NMOS進入源極跟隨器配置。

電壓參考

該元素指的是任何調節器的起點，因為它設置了誤差放大器的工作點。此外，您還可以使用帶隙類型的電壓基準——因為它允許在低電源電壓下工作。

輸出電容

強大的輸出電容

在負載瞬變的情況下，輸出電容器使 LDO 能夠在負載內移動電流，從而設置誤差放大器。

此外，電容器的 ESR 起著重要作用，因為它限制了從電容器流入負載的電壓。因此，如果您使用的是具有 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

聚合物電解電容器

反饋

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。

03 LDO 的特點

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做到這一點。因此，LDO 非常適合為容易產生噪聲的設備供電。

該設備需要一些外部組件（電阻器或電容器）。

LDO 具有電流限制功能，可防止系統過熱。

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。

設備具有熱關機功能，有助于避免損壞和變質。

04 LDO 的工作原理是什么？

LDO穩壓電路圖

LDO 的主要組件是參考電壓源、傳輸元件和誤差放大器。通路元件是 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，誤差放大器識別出產生的輸出電壓。之后，誤差放大器會比較兩個參數（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，誤差放大器會調整場效應管使其具有恒定的輸出電壓。

當操作條件處于穩定狀態時會發生什么？好吧，LDO 將充當一個簡單的電阻器。另外，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在不使用 LDO 時使用電池。

05 什么時候使用 LDO？

如果您的輸入電壓范圍較寬，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給開關元件。

當您需要系統具有恒定的輸出功率（無論輸入電壓降如何）時，您可以使用 LDO。

LDO 還可用于降低輸出以匹配首選輸出電壓。

06 其他高級 LDO 電路

高級 LDO 旨在提供用戶可選擇的參考電壓。該功能使設備可編程。

通常，LDO 可以將高頻旁路接地。這一切都歸功于與輸出對角線的并聯電容器。但電路設計人員更注重對多級穩壓器的輸出進行濾波。遺憾的是，他們并不專注于輸入過濾。

因此，您可以使用 EMI 濾波器來提升您的 LDO。這樣，您的設備將符合 EMC/CISPR 標準。有趣的是，這一特性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。

07 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 =ΔVout/ΔIout

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。而這個參數是下面的函數：

最大負載電流（Iout max）

輸出電容的ESR

輸出電容值（Cout）

旁路電容（Cb）

瞬態響應方程為：

ΔVtr, max =(Iout, max / Cout + Cb) Δt1 + ΔVESR

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。并且可以表示為：

線路調節 =ΔVout / ΔVin

PSRR（電源抑制比）

LDO 的 PSSR 是器件可以丟棄 AC 元件的時間。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：

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

08 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 法規/PCMCIA VCC

工業應用

數字核心供應

結束語

LDO 電路在電子工業中發揮著重要作用。畢竟，大多數電源都需要一個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受輸入壓降影響的項目。

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