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　　LDO穩(wěn)壓芯片在電子設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要使用不同的流電壓給不同的器件供電，其中最常用的是通過不同的直流電壓給不同的器件供電。LDO穩(wěn)壓芯片可以獲得不同的直流電壓導(dǎo)出，由于成本低、性能好、使用簡(jiǎn)單，使得LDO穩(wěn)壓芯片使用越來越多，幾乎每個(gè)電子設(shè)備都有它的形象。說它很容易使用，因?yàn)樵谝话阍O(shè)計(jì)中，只需要添加適當(dāng)?shù)妮斎腚妷?，幾個(gè)濾波電容器可以得到想要的輸出電壓，非常簡(jiǎn)單，但也因?yàn)檫@個(gè)看似簡(jiǎn)單的用法，讓許多技術(shù)水平不均勻的工程師不結(jié)合自己的具體設(shè)計(jì)，直接復(fù)制別人的設(shè)計(jì)或隨機(jī)找到芯片制造商推薦的應(yīng)用圖，不注意設(shè)備工作原理和性能特點(diǎn)，雖然輸出電壓也可以得到，也可以正常運(yùn)行，但有很多設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，隨時(shí)都會(huì)有問題。今天讓我們糾正心態(tài)，再次全面理解LDO穩(wěn)壓芯片。

　　LDO穩(wěn)壓芯片定義?

　　LDO即low dropout regulator，是一種低壓差、線性、穩(wěn)壓器。

　　“低壓差”：輸入輸出壓降比較低，例如輸入3.3V，輸出可以達(dá)到3.2V。

　　“線性”：LDO內(nèi)部的MOS管工作在線性電阻區(qū)間，這句話很重要，理解透也很重要。

　　“穩(wěn)壓器”說明了LDO的用途是用來給電源穩(wěn)壓。

　　我們常用的7805、1117系列等都是常用的LDO穩(wěn)壓芯片，其實(shí)7805這種芯片dropout電壓大的不要不要的，當(dāng)然1117系列dropout電壓也小不到哪去，但因其成本低、性能夠用，還是很受大家歡迎的。目前低壓差做的好的能做到小于200mV，非常適合低電壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)里。這里要強(qiáng)調(diào)的是LDO穩(wěn)壓芯片有別于DC-DC穩(wěn)壓芯片，DC-DC穩(wěn)壓芯片偏重于將內(nèi)部直流輸入交流化處理，工作方式和LDO穩(wěn)壓芯片完全不同，類似開關(guān)電源性質(zhì)。

　　LDO輸出為什么穩(wěn)定?

　　我們都知道LDO穩(wěn)壓芯片搭好電路后輸出就是我們想要的值且穩(wěn)定不變，那么大家想過沒，為什么輸出電壓穩(wěn)定?這里還是通過一個(gè)典型得LDO原理框圖來分析。

LDO典型內(nèi)部原理框圖

　　上圖中看出了LDO芯片，內(nèi)部為一個(gè)P-MOS管+一個(gè)運(yùn)放+2個(gè)電阻+1個(gè)參考電壓源。

因此LDO核心架構(gòu)：P-MOS+運(yùn)放+參考電壓源，通過芯片內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置好的電阻來達(dá)到調(diào)節(jié)P-MOS的輸出，而得到該芯片的輸出電壓。輸出電壓經(jīng)過反饋電阻分壓到FB引腳，當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定值時(shí)，內(nèi)部回路會(huì)改變驅(qū)動(dòng)電壓，使得管子的導(dǎo)通壓降增大，從而降低輸出電壓。當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，內(nèi)部回路會(huì)改變驅(qū)動(dòng)電壓，使得管子導(dǎo)通壓降減小，從而提高輸出電壓，形成一個(gè)完美的閉環(huán)負(fù)反饋回路，確保輸出電壓在帶負(fù)載工作時(shí)相對(duì)穩(wěn)定在某一個(gè)值或范圍內(nèi)。

　　LDO穩(wěn)壓芯片重要性能參數(shù)

　　PSRR(電源電壓抑制比)

　　PSRR是許多LDO穩(wěn)壓芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)中的公共技術(shù)要求，有些手冊(cè)里可能未列出該參數(shù)。它規(guī)定了某個(gè)頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度，通俗的講，是指LDO輸出對(duì)輸入紋波噪聲的抑制作用，這也是很多場(chǎng)合在DC/DC后級(jí)另加一顆LDO的原因(特別是后面接模擬傳感器或者ADC/DAC時(shí))。高PSRR的LDO對(duì)輸出紋波的抑制效果還是很明顯的。下圖是某器件廠家給的PSRR特征圖。如何判斷LDO的PSRR參數(shù)是否足夠呢，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假設(shè)LDO前面的DC/DC的開關(guān)頻率是100khz，通過該器件得PSRR特征圖得知，100khz處的PSRR是50dB，假設(shè)前端DC/DC 紋波大小100mv，那LDO之后的紋波=100mv/10(50/20)=0.3mv，可見高PSRR特性的LDO穩(wěn)壓芯片是多么重要。

某LDO芯片PSRR特征圖

　　Noise(噪聲性能)

　　不同于PSRR，噪聲是指LDO自身產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，低噪聲的LDO穩(wěn)壓芯片可以很好的降低LDO產(chǎn)生的額外噪聲，輸出的電壓更純凈，噪聲一般計(jì)算出的值是有效值(rms)，也可以用peak to peak 來分析。

某LDO芯片噪聲特征圖

　　Low Dropout Voltage(低壓降)

　　上面開始也提到了這個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)電路比如需要6v轉(zhuǎn)5v時(shí)，需要保持Low Dropout Voltage參數(shù)<1 v。性能突出的LDO一般壓降都很低，Vdropout可以做到<200mV。

　　Transient response(動(dòng)態(tài)性能)

　　一些應(yīng)用場(chǎng)合，負(fù)載變化劇烈，那么這時(shí)候這個(gè)參數(shù)就非常重要了，除了通過增加輸出電容來確保動(dòng)態(tài)性能外，也盡量選用動(dòng)態(tài)性能好的LDO芯片。

某LDO芯片動(dòng)態(tài)性能工作圖

　　Thermal(溫度性能)

　　大家都知道LDO工作效率相對(duì)DC-DC穩(wěn)壓芯片而言很低，那怎么去校驗(yàn)一個(gè)LDO是否合適呢?首先計(jì)算功耗Pd=(Vin-Vout)Iout ，其次計(jì)算溫升，一般芯片手冊(cè)里會(huì)說明溫度性能與溫升的計(jì)算公式，總之一句話，不能因?yàn)?/font>LDO芯片帶負(fù)載工作時(shí)在指定的工作溫度范圍內(nèi)燒壞了。這里要強(qiáng)調(diào)的是不同的封裝，其LDO芯片的溫度性能是不一樣的。

　　IQ(即靜態(tài)電流)

　　一般電池供電的場(chǎng)合對(duì)靜態(tài)電流會(huì)有比較高的要求，一般LDO芯片的靜態(tài)電流的大小與芯片的其他性能成反關(guān)系，如低噪聲，高電源電壓抑制比，動(dòng)態(tài)性能好的LDO靜態(tài)電流都偏大一些。低IQ的LDO做的好的話，<100nA。

　　怎樣?一個(gè)看似簡(jiǎn)單的LDO穩(wěn)壓芯片沒想到會(huì)有這么多性能指標(biāo)要考慮吧，在好的設(shè)計(jì)精湛的設(shè)計(jì)里，每一個(gè)元器件的選用，所處位置，值為多少，什么型號(hào)，那都是重要而必要的，都有其科學(xué)性，不可隨意替換。