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LDO
閱讀�35535�(shí)間:2010-08-31 14:04:40

  LDO是low dropout regulator,意為低壓差線��(wěn)壓器,是相對(duì)于傳�(tǒng)�線性穩(wěn)壓器�(lái)�(shuō)�。傳�(tǒng)的線性穩(wěn)壓器,如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v�(zhuǎn)3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v,顯然是不滿足條件的。針�(duì)這種情況,才有了LDO類的電源�(zhuǎn)換芯片�

概念

  LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)�(yùn)行的晶體管或 FET,從�(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)�(guò)�(diào)節(jié)的輸出電�。所謂壓降電�,是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上� 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小�。正輸出電壓的LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設(shè)備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩(wěn)壓器可以有一�(gè)非常低的壓降電壓,通常� 200mV 左右;與之相�,使� NPN �(fù)合電源晶體管的傳�(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞�(shè)�,其�(yùn)行模式與正輸� LDO � PNP�(shè)備類��
  更新的發(fā)展使� MOS 功率晶體�,它能夠提供的壓降電�。使� 功率MOS,通過(guò)�(wěn)壓器的電壓壓降是電源�(shè)備負(fù)載電流的 ON 電阻造成�。如果負(fù)載較小,這種方式�(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏�
  DC-DC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的�(zhuǎn)換),只要符合這�(gè)定義都可以叫DCDC�(zhuǎn)換器,包括LDO。但是一般的�(shuō)法是把直流變(到)直流由�(kāi)�(guān)方式�(shí)�(xiàn)的器件叫DCDC�
  LDO是低壓降的意�,這有一段說(shuō)明:低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器的成本低,噪音低,靜�(tài)電流�,這些是它的突出優(yōu)�(diǎn)。它需要的外接元件也很�,通常只需要一兩�(gè)旁路電容。新的LDO線性穩(wěn)壓器可達(dá)到以下指�(biāo):輸出噪�30μV,PSRR�60dB,靜�(tài)電流6μA(TI的TPS78001�(dá)到Iq=0.5uA�,電壓降只有100mV(TI量產(chǎn)了號(hào)�0.1mV的LDO)� LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達(dá)到這�(gè)水平,主要原因在于其中的�(diào)整管是用P溝道MOSFET,而普通的線性穩(wěn)壓器是使用PNP晶體�。P溝道MOSFET是電壓驅(qū)�(dòng)的,不需要電流,所以大大降低了器件本身消耗的電流;另一方面,采用PNP晶體管的電路�,為了防止PNP晶體管�(jìn)入飽和狀�(tài)而降低輸出能�� 輸入和輸出之間的電壓降不可以太低;而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與�(dǎo)通電阻的乘積。由于MOSFET的導(dǎo)通電阻很�,因而它上面的電壓降非常��
  如果輸入電壓和輸出電壓很接近,是選用LDO�(wěn)壓器,可�(dá)到很高的效率。所�,在把鋰離子電池電壓�(zhuǎn)換為3V輸出電壓的應(yīng)用中大多選用LDO�(wěn)壓器。雖�(shuō)電池的能量最後有百分之十是沒(méi)有使用,LDO�(wěn)壓器仍然能夠保證電池的工作時(shí)間較�(zhǎng),同�(shí)噪音較低�
  如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近,就要考慮用開(kāi)�(guān)型的DCDC�,因?yàn)閺纳厦娴脑砜梢灾溃琇DO的輸入電流基本上是等于輸出電流的,如果壓降太�,耗在LDO上能量太�,效率不高�
  DC-DC�(zhuǎn)換器包括升壓、降�、升/降壓和反相等電路。DC-DC�(zhuǎn)換器的優(yōu)�(diǎn)是效率高、可以輸出大電流、靜�(tài)電流�。隨著集成度的提高,許多新型DC-DC�(zhuǎn)換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但�,這類電源控制器的輸出脈動(dòng)和開(kāi)�(guān)噪音較大、成本相�(duì)較高�
  近幾年來(lái),隨著半�(dǎo)體技�(shù)的發(fā)�,表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低,體積越來(lái)越小。由于出�(xiàn)了導(dǎo)通電阻很小的MOSFET可以輸出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如對(duì)�3V的輸入電�,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的輸�。其次,�(duì)于中小功率的�(yīng)�,可以使用成本低小型封裝。另�,如果開(kāi)�(guān)頻率提高�1MHz,還能夠降低成本、可以使用尺寸較小的電感器和電容�。有些新器件還增加許多新功能,如軟啟�(dòng)、限�、PFM或者PWM方式選擇等�
  總的�(lái)�(shuō),升壓是一定要選DCDC�,降�,是選擇DCDC還是LDO,要在成�,效�,噪聲和性能上比��

工作原理

  低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的基本電�


  如圖1-1所示,該電路由串聯(lián)�(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成�
  取樣電壓加在比較器A的同相輸入端,與加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比�,兩者的差值經(jīng)放大器A放大�,控制串�(lián)�(diào)整管的壓�,從而穩(wěn)定輸出電�。當(dāng)輸出電壓Uout降低�(shí),基�(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增�,比較放大器輸出的驅(qū)�(dòng)電流增加,串�(lián)�(diào)整管壓降減小,從而使輸出電壓升高。相�,若輸出電壓Uout超過(guò)所需要的�(shè)定�,比較放大器輸出的前�(qū)�(dòng)電流減小,從而使輸出電壓降低。供電過(guò)程中,輸出電壓校正連續(xù)�(jìn)�,調(diào)整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應(yīng)速度的限��
  �(yīng)�(dāng)�(shuō)明,�(shí)際的線性穩(wěn)壓器還應(yīng)�(dāng)具有許多其它的功�,比如負(fù)載短路保�(hù)、過(guò)壓關(guān)斷、過(guò)熱關(guān)�、反接保�(hù)�,而且串聯(lián)�(diào)整管也可以采用MOSFET�

                              

工作條件

      Vin >= Vdrop + Vout�

  且一般需要兩�(gè)外接電容:Cin、Cout,一般采用鉭電容或MLCC�
  注意:LDO是穩(wěn)壓器

四大要素

  壓差Dropout、噪音Noise、共�/紋波抑制比(PSRR)、靜�(tài)電流Iq,這是LDO的四大關(guān)鍵數(shù)�(jù)。產(chǎn)品設(shè)�(jì)師按�(chǎn)品負(fù)載對(duì)電性能的要求結(jié)合四大要素來(lái)選擇LDO�
  在手�(jī)上用的LDO要求盡可能小的噪音(紋波�,在�(méi)有RF的便攜式�(chǎn)品需求靜�(tài)電流小的LDO�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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