LDO线性稳压器的工作原理及选型参数

物联网(IoT)终端对电压要求较高，需要对AC/DC转换器、蓄电池、锂离子电池的输出电压进行精确调整后，才能为MCU、FPGA、ASIC等供电，这就需要诸如LDO线性稳压器(Low Dropout Linera Regulator)之类的稳压器件。

LDO技术原理

LDO是线性稳压器的一种，也是应用最广泛的一种稳压器件。

线性稳压器内部由调整管、取样电阻、比较放大器组成。这里的调整管采用了在线性区域内运行的晶体管或FET，其原理是从输入电压中去除超额的电压，产生一个经过调整的输出电压。

LDO原理图

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。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作为传递器件，其运行模式与正输出LDO的PNP器件类似。

LDO线性稳压器提供极低压差，具有快速瞬态响应和出色的线路和负载调整特性，并具有在有线/无线和音频系统、FPGA/DSP/µC电源，以及RF和仪器仪表领域的最终应用中增加性能价值的功能。

LDO分类

按应用，我们可将LDO线性稳压器划归分立式调整元件线性稳压器(LDO)、LDO+、负线性稳压器(LDO)、正线性稳压器(LDO)四种。

分立式调整元件线性稳压器用于高电流、低压差和快速瞬态响应应用，是一种超低成本解决方案。与外部调整元件配合使用时，分立式调整元件线性稳压器为唯一易于使用的器件，可作为开关稳压器的实用替代器件，提供相当的效率性能并节省可观的成本。

LDO+在基本线性稳压器性能基础上，还具有其他功能和特性，如电压、电流和温度监控等高级功能，有助于提供诊断信息。此外，可编程限流、有源输出放电或控制上游电源等特性进一步提高了LDO+设计的灵活性。

带可编程限流的36V/600mA负线性LDO稳压器

负线性稳压器(LDO)具有附加功能，适合噪声敏感型应用。这些负线性稳压器具有超低噪声、超高PSRR和紧凑型封装尺寸以及极宽的输入电压范围。

正线性稳压器(LDO)具有极低压差、快速瞬态响应和出色的线路和负载调整特性以及极宽的输入电压范围，输出电流范围为100mA至10A，提供单个和多个输出，适用于低压、敏感电子产品或恶劣的工作环境。

参数说明

选择LDO时，主要考虑输入电压Vinmax、Vinmin，输入电流(Isupply)，输出电流(Output Current)，输出电压(Output Voltage)，噪声(RMS Noise)，压差(Dropout Voltage)和封装等参数，以及地电流、负载调整率、线性调整率、瞬态响应等特性。

LDO选型参数

1. 压差(Dropout Voltage)

压差是LDO的输入和输出的电压差值。在一定的负载电流下，LDO以最小的输入电压维持正常的输出电压，此时输入电压与输出电压的差称为最小压差。负载电流不同，最小压差也不同。

为保证输出电压稳定，实际应用中需要根据负载电流的大小来判断保证正常的输出电压所需的最小压差。压差决定了LDO工作电压范围，低压差表示可以接受更低的工作电压，应用在输入电压更低的场合，并且降低了耗散功率，提高了效率。

2. 地电流(Ground Pin Current)

接地电流是LDO正常工作时地引脚流过的电流，是LDO工作时自身消耗的电流，也等于输入电流与负载电流的差，当输出电流为0时，该电流又称静态电流。

通常来说，地电流会随着输入电压的增大而增大。在电池供电场合，小地电流LDO能够提高设备的续航时间和供电效率。通常地电流与输入电压、温度和负载电流等有关。

3. 负载调整率(Load Regulation)

在一定输入电压下，随着负载电流的变化，LDO的输出电压也会有一定的变化。通过负载调整率这个参数我们就能知道LDO在不同的负载电流下，输出电压的变化范围。所以负载调整率表征LDO在负载变化时，输出维持稳定电压的一种能力。

在某一恒定的输入电压下，可以通过改变负载电流，测试实际输出电压偏离与标称电压的百分比来得到负载调整率。一般来说，LDO负载调整率越小，稳压能力越出色。

4. 线性调整率

在一定负载电流下，随着输入电压的变化，LDO的输出电压也会有一定的变化。线性调整率表征LDO在输入电压变化时，输出维持稳定电压的一种能力。

通常，LDO线性调整率越小，则稳压能力越出色。

5. 噪声(RMS Noise)

对于大多数LDO器件来说，主要输出噪声源为经过放大的参考噪声。虽然总输出噪声因器件不同而各异，但一般都是如此。就高性能LDO器件而言，常见的方法是添加一个降噪(NR)引脚，以消除参考噪声。

6. 瞬态响应

在LDO应用中，输入电压可能会因为供电设备的电压波动而剧烈变化，导致输出端可能出现输出负载的切换，出现某部分负载启动或停止等情况。这些情况都会造成LDO输出电压产生波动，用户在选型时可参考LDO的瞬态响应曲线。

一般来说，具有良好瞬态响应的LDO，在输入电压或负载电流在剧烈变化时，LDO的输出电压波动幅度很小，恢复时间也快。

审核编辑：汤梓红