LDO入門-低壓差穩壓IC和選擇線性穩壓器IC
什么是LDO？
有些應用可能需要特定的電壓，但您只需要一個稍高的電壓即可使用。例如，您可能希望使用3.7V LiPo電池為3.3V微控制器供電 - 當充滿電時，該電池可能更接近4V，甚至更高。低壓差穩壓IC（LDO）不是僅僅插入它來觀察會發生什么 - 通常是一個壞主意 - 通過可變輸入電壓范圍產生一致的輸出電壓。
低壓差穩壓IC教程
是什么讓LDO如此特別？好吧，標準穩壓IC可能需要輸入電壓和較低調節輸出電壓之間的差高達兩伏。但是，LDO可以在彼此更接近的電壓下工作。這種重要的差異被稱為余量或輟學。從本質上講，壓差是穩壓器兩端保持一致的電壓調節所需的最小電壓。因此，最大壓差是此類器件最重要的規格之一。
低壓差（LDO）線性穩壓IC是經濟高效的簡單解決方案，適用于噪聲敏感型應用，在這些應用中，您需要在相對中等的功率水平下將較高的輸入電壓降至較低的輸出電壓。它們特別適用于需要低噪聲、低電流以及輸入和輸出電壓之間差異很小的應用。
斷續器特性
LDO通過線性調節中控制調整元件的傳導來調節輸出電壓。這種線性調節提供了準確、無噪聲的輸出電壓，能夠快速響應輸出端的負載變化。LDO的主要優點是其簡單性和低成本設計，具有低噪聲和快速電壓轉換。
然而，與開關穩壓IC相比，LDO在VIN/VOUT比較高的應用中效率相對較低，功耗更為關鍵。
線性調節意味著輸入和輸出之間的電壓差乘以平均負載電流在LDOpass元件中耗散。功耗可以計算為PD=（VIN-VOUT）*ILOAD，因此VIN和VOUT之間的較大差異會導致高負載電流的過度功耗。
更高的功耗要求LDO采用更大的封裝，這增加了成本、PCB空間和應用熱量。當LDO功耗超過~0.8W時，明智的做法是尋找降壓轉換器等替代品。
應用
選擇LDO時，應首先考慮輸入和輸出電壓范圍、LDO電流能力和封裝耗散能力。 LDO壓差為最小VIN - VOUT設備可以調節的電壓。
在微功率應用中，（即需要使用電池運行數年的應用）LDO靜態電流IQ需要低，以避免不必要的電池消耗，。這些應用需要特殊的低IQ拉多。
在需要非常干凈和低噪聲輸出電壓的應用中，低噪聲和良好的PSRR將是LDO的關鍵選擇標準。
LDO穩壓IC通常用于以下情況：
- 轉換更高的輸入電壓 （ VIN ） 轉換為較低的輸出電壓 （ VOUT )
- 需要一個非常干凈的電源，或者當應用對噪聲敏感時
- VIN/VOUT比不是很高，即3.3V至2.5V
- 應用消耗中等電流（高達~ 1A）
- LDO功率耗散有限，即小于0.8W
LDO類型
以下是使用兩種基于調整元件結構的常用配置的LDO操作的簡單說明：具有PMOS和NMOS調整元件的LDO。
PMOS型液態硅氧烷適用于V型應用在> 2.5V
這是PMOS LDO的基本電路。它由一個調整元件Q1、一個基準電壓源和一個控制調整元件的誤差放大器組成。誤差放大器通過電阻分壓器網絡檢測輸出電壓。
在該圖中，調整元件是P溝道MOSFET，其源連接到輸入電壓。
控制環路很簡單：誤差放大器控制P-MOSFET柵極，使反饋引腳上的電壓保持在與基準電壓源相同的水平。
當輸出電壓因負載增加或輸入電壓降低而下降時，誤差放大器會降低相對于源電壓的柵極電壓。這增加了P-MOSFET的導通水平，輸出電壓再次上升到原來的穩壓電壓。
在這種配置中，MOSFET可以控制在非常接近MOSFET ON電平的位置，從而使得VIN的操作非常接近VOUT。但是，由于柵極不能被拉低于地電平，因此輸入電壓必須足夠高，以便為MOSFET柵源電壓留出足夠的裕量。為確保足夠的 MOSFET 柵極驅動電壓，采用P-MOSFET 調整元件的LDO通常具有約2.5V的最小輸入電壓要求。
NMOS型LDO（帶外部 V偏見或內部電荷泵）適用于V型應用在>1V
在某些應用中，您可能希望從非常低的電源軌驅動LDO。在這些情況下，您需要選擇具有N溝道MOSFET調整元件的LDO。
具有N溝道MOSFET調整元件的LDO需要提供高于輸出電壓的柵極驅動。為了能夠使用非常低的輸入和輸出電壓，許多N-MOSFET LDO都有一個由內部電荷泵或外部偏置電壓供電的柵極驅動電路。這使得將這些LDO具有非常低的輸入電壓（低至1V）成為可能。
N-MOSFET也具有更好的RDS（ON）與類似尺寸的P-MOSFET相比，因此它們的壓差電壓也更低，從而可以在低壓降應用中提供更多的電流。
下面是一個NMOS LDO示例，它采用一個1.5V低電源軌提供干凈穩定的1.0V電源。由于LDO兩端的低壓降僅為0.5V，因此它可以在不過度耗散的情況下提供更多的電流。
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