什么是LDO(低压降)稳压器?输入电压线性变化时对输出电压的相对影响

一、前言

什么是电源芯片?它有什么作用?在选择电源芯片的时候，应该考虑那些地方?输入电压线性调整率、输入电压线性变化时对输出电压的相对影响？下面先来了解几个概念问题：

1、输出电压负载调整率：负载电流变化时输出电压相对变化情况

2、输出电压精度：器件输出电压的误差范围

3、负载瞬态响应：负载电流从一个小值到最大流快速变化时，输出电压的波动。

4、电源芯片选择DC/DC还是LDO?

这个取决于你的应用场合。比如用在升压场合，当然只能用DC/DC，因为LDO是压降型，不能升压。

另外看下各自的主要特点：

DC/DC：效率高，噪声大;

LDO：噪声低，静态电流小;

所以如果是用在压降比较大的情况下，选择DC/DC，因为其效率高，而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;

如果压降比较小，选择LDO，因为其噪声低，电源干净，而且外围电路简单，成本低。

LDO是lowdropoutregulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

LDO线性降压芯片：原理相当于一个电阻分压来实现降压，能量损耗大，降下的电压转化成了热量，降压的压差和负载电流越大，芯片发热越明显。这类芯片的封装比较大，便于散热。

LDO线性降压芯片如：2596，L78系列等。

DC/DC降压芯片：在降压过程中能量损耗比较小，芯片发热不明显。芯片封装比较小，能实现PWM数字控制。

DC/DC降压芯片如：TPS5430/31，TPS75003，MAX1599/61，TPS61040/41

LDO是lowdropoutregulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。

但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。生产LDO芯片的公司很多，常见的有ALPHA，Linear(LT)，Micrel，Nationalsemiconductor，TI等。

二、什么是LDO(低压降)稳压器?

LDO是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。

正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV左右;与之相比，使用NPN复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V左右。负输出LDO使用NPN作为它的传递设备，其运行模式与正输出LDO的PNP设备类似。

更新的发展使用CMOS功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。使用CMOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的ON电阻造成的。如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。

DCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换)，只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。

LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降(LDO)线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。

LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力，输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。

如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。

如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，因为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。

DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。

近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。

总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DC-DC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。

LDO体积小，干扰较小，当输入与输出电压差较大的化，转换效率低。

DC-DC好处就是转换效率高，可以大电流，但输出干扰较大，体积也相对较大。

LDO一般是指线性的稳压器--LowDropOut，而DC/DC则是线性式和开关式稳压器的总称。

如果你的输出电流不是很大(如3A以内)，而且输入输出压差也不大(如3.3V转2.5V等)就可以使用LDO的稳压器(优点是输出电压的ripple很小)。否则最好用开关式的稳压器，如果是升压，也只能用开关式稳压器(如果ripple控制不好，容易影响系统工作)。

三、LDO的选择

当所设计的电路对分路电源有以下要求：

1、高的噪音和纹波抑制;

2、占用PCB板面积小，如手机等手持电子产品;

3、电路电源不允许使用电感器，如手机;

4、电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;

5、要求稳压器低压降，自身功耗低;

6、要求线路成本低和方案简单;

此时，选用LDO是最恰当的选择，同时满足产品设计的各种要求。以上就是电源芯片的选择方法，希望能给大家帮助，需要大家在设计的时候，根据项目的不同来选择。

编辑：黄飞