LDO的原理及应用

时间 2021-07-25

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0一、LDO定义

LDO即lowdropoutregulator，是一种低压差线性稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来讲的。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至少高出2V~3V，不然就不能正常工做。可是在一些状况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不知足传统线性稳压器的工做条件的。针对这种状况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。web

0二、LDO的特色

低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优势。它须要的外接元件也不多，一般只须要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到如下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。网络

看了上面的定义，在不了解LDO结构的前提下，你们使用模电知识能够联想到下图低压降稳压器。app

上图是最基本的稳压电路，核心器件是稳压管，它的稳压工做区间决定了输出稳压的范围，经过这种简单电路，能够实现小电流（百mA级别），小动态范围内的稳压。jvm

把上面电路升级一下，以下图：布局

上述电路仅多了一个2N3055三极管，目的就是提高输出带载能力，同时三极管还引入了电压负反馈，起到稳定输出电压的做用。当输入电压Vin增大或输出负载电阻增大，输出电压Vout会瞬间增长，三极管的射极电Ve压随之增大，若是基极电压Vb不变，则Vb-Ve就会减少，进而输出电流减少，Vout减少。性能

上图只是简单基础的低压降稳压器。注意，和咱们说的LDO，差了“线性”二字。这里看出上述电路输出电压Vout会受到Vbe电压波动的影响，稳定性较差。且输出电压不可调节。ui

0三、LDO电路

在上述电路的基础上添加“线性”因素，也就是引入运算放大器，加深负反馈的同时提升输出电压稳定性。这也就构成了咱们所说的低压差线性稳压器。电路图以下spa

在基本稳压管调整电路基础上增长了运算放大器A和分压电阻采样网络R1和R2。当输入电压Vin增大或输出负载电阻增大，输出电压Vout会瞬间增长，经过R一、R2分压采样获得的电压也增长，因为是反向端输入，运放A的输出会相应减少，则Vb-Ve就会减少，进而输出电流减少，Vout减少。由上图电路能够知道，LDO是经过电阻分压的，也便是LDO只能降压，不能升压。并且电流不能过大。设计

0四、LDO应用

LDO的芯片有不少种，我使用过的有AMS1117，spx3819，TLV702x等等。下面咱们以spx3819为例简单说一下LDO的应用。3d

spx3819的特色以下

低噪声：可能达到40uV
高精度：1％
电池反接保护
低压降：满载时为340mV
低静态电流：90uA
零关模电流
固定输出：1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5.0V

不一样的LDO具备不一样的性能，你们根据本身实际项目的需求选择。

spx3819的电路图以下，能够看到LDO外围电路十分简单。这也是LDO的优势。

spx3819提供了3种不一样的封装，适用于不少场景。

它有输出额定电压版本，也就是上文说到的固定输出：1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5.0V，经过不一样的型号后缀区分。

固然也提供了调节电压的版本，电路和输出电压公式以下

0五、功耗问题

上面咱们讲解到LDO的原理，是经过电阻分压的，这使得LDO不适用于大电流的场景，通常不大于1A。这也引出了LDO绕不开的话题：功耗和散热问题。

选择LDO首先要考虑的是LDO的最大输入电压范围和LDO电流输出的能力

而后较大的电流或较大的LDO电压降会致使较高的组件功率损耗

下图显示的是在特定功率下，LDO电压降和LDO电流之间的关系

当LDO的功耗增长时，LDO封装的散热功能也必须可以配合，常见的封装以下

LDO的功耗是曲跨于LDO上的电压降乘以流过LDO的电流而决定，功率主要是损耗在LDO的导通组件，是硅晶变热

损耗的功率取决于IC封装、PCB布局、环境温度

例如：SOT23的封装，透视图以下

中心引脚链接到贴着晶粒的导线架。散热主要是向空中散热，经过引脚向PCB散热。

由于外侧引脚与硅晶粒之间的结合线很细，也就是下图的4个引脚，因此主要靠中间的引脚散热，上面也说过，中间引脚链接着导线架。因此能够设计中间的引脚的PCB比较宽。

还有SOP-08的封装，底层的铜线也能够用于散热。

若是按照下图设计，散热效果会更好

0六、总结

LDO的优势包括：

（1）结构简单，外围器件少，使用方便。

（2）无开关噪声，可应用于要求高精度低噪声的模拟电路中。

但缺点也一样明显：

（1）只能降压，不能升压。

（2）效率低，特别是输入电压高的状况下，通常负载电流小于1A状况下使用。

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