ldo是干什么用的（关于LDO必须掌握的知识点）

关于LDO话题，很多电源工程师工作中会遇到不同的问题。其实找到问题的根源，才能对症下药。下面给大家分享几篇不错的文章，供大家学习~

技术干货：LDO究竟降压之外，还有何用处？

众所周知，LDO是低压差线性稳压器，同时也是最常见的线性降压型的电源管理芯片。本文将介绍LDO除降压之外的作用，究竟还有何用处？

它的基本电路如图1所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

取样电压加在比较器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET。

具体来说，LDO 都能干点啥事情呢？

1、降压稳压作用

在LDO 的安全输入范围之内，LDO 的输出变化是很小的。简单地说，就是输入变化很大，输出基本稳定。

2 电源的隔离，提升电源的PSRR

LDO 的一个重要的指标，就是PSRR。这是一个电源电压噪声抑制系数。简单的说，输入电源上的纹波【很多情况下，不是系统需要的，或则是系统希望没有的】，经过LDO 以后，能够得到至少几十个dB 的抑制。在音频电路中，电源的217Hz的噪声，是个很令人头疼的事情……

LDO规格书看不懂？本篇文章帮你忙！

对于很多新手来说，寻找一些资料来阅读并进行分析，是比较有效率的一种学习方法。很多人会从LDO规格书开始入手，但是LDO规格书当中有很多较为专业的名词，对于新手来说并不容易理解。本篇文章就将对LDO规格书中一些经常出现的一些概念进行解释。

过热保护电路

如图1所示，以蓝色椭圆形圈出的过热保护电路，可在输出引脚（VOUT）和接地引脚（GND）短路等状况时检测电压调节器是否过热，并停止电压调节器的运行以防止其受损。如果电压调节器结点的温度超过150°C，则过热保护电路会停止电压调节器的运行。此外，如果电压调节器停止运行后结点的温度降至125°C 以下，则将重新开始电压调节器的运行。（实际温度会因产品而异）因此，过热保护电路的操作将重复关闭和开启电压调节器，直至引起电压调节器过热的原因被消除。结果可能会产生脉冲形输出电压。请避免这种情况的发生。在规格书中，用过热保护检测温度（TTSD）和过热保护解除温度（TTSR）来表示。

自动放电功能

当通过CE引脚将电压调节器从工作模式切换至待机模式时，VOUT引脚电压不会立即降至接地的水平，因为输出电容需要时间来放电。为防止这种情况，理光在具有此功能的电压调节器输出电路（图2中用蓝色圆圈圈出）中增加了N型晶体管，以使输出电容可以迅速放电。自动放电功能可以与系统关断时序相结合……

LDO和DC-DC变换器的区别在哪？

说到LDO，大部分人通常会感觉比较陌生。LDO是一种低压差的线性稳压器，主要功能是弥补传统线性稳压器在某些方面的不足。例如当需要输入电压要高于输出电压时，使用传统线性稳压器很难达到这种效果，所以这时就需要LDO的帮助。而DC-DC变换器大家都比较熟悉，所以在这里就不进行过多的介绍，将着重分析两者的差异。

顾名思义，直流变换器字面意思上来看就是直流到直流的转换(不同直流电源值得转换)。所以，能够符合这个定义的都可以称为直流DC-DC转换器，这其中就包括LDO。但是一般的说法是把直流到直流由开关方式实现的器件叫DC-DC转换器。

LDO则包含低降压，低压降(LDO)线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流。另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力， 输入和输出之间的电压降不能太低，而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。

当你发现电路中的输出和输入电压比较接近时，就可以使用LDO稳压器来提高电路的整体效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压时，大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最后有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。

但是如果是相反的情况，就要考虑使用DC-DC转换器模块来进行设计了。因为LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。

现如今，各种电子元器件的成本在不断降低，体积也在逐渐减少。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等……

为便携设备供电的创新型双输出LDO电源解决方案

在现代应用中，传统的低压降稳压器(LDO)正逐渐被开关电 源(SMPS)所取代。虽然LDO是一个成本低廉而且强固耐用的电源解决方案，但是它耗电很大。越来越多的便携设备厂商，像数码相机、手机、PDA制造 商，都在研究用效率更高的解决方案取代LDO的可行性。开关解决方案的大小，即电源的物理尺寸，通常是这些厂商无法逾越的障碍。

STw4141是一个创新的开关电源，只使用一个外接线圈就能产生两个独立的输出电压。因为其内在的开关特性，这个芯片的效率很高，而且所需的外部组件数量极少。该产品的效率可以与两个独立的开关电源媲美，尺寸相当于两个独立的LDO电源。因此，能够取代便携设备中的线性电源，或者缩减开关稳压器的物理尺寸和成本。

工作原理

先简要地了解一下传统的降压直流-直流转换器，STw4141创新的双输出拓扑就是源自这种设计。 图1是一个简单的降压转换器的电路示意图，图2是其线圈电流的波形。降压转换器拓扑组件包括PMOS和NMOS组成的功率级、线圈L、输出电容C和反馈控 制回路。PMOS和NMOS以1/T的频率反相开关，占空比为D1.。当PMOS晶体管导通时，线圈电流开始上升，斜率为：

(1) 当NMOS晶体管导通时，线圈电流开始下降，斜率为：

(2) 在稳态过程中，下列条件必须有效：

(3)公式3是指每个时钟周期开始时的线圈电流IL必须等于每个时钟周期结束时的线圈电流IL(否则系统不是稳态)。从这个条件，我们可以得出降压转换器的占空比公式。

(4) 公式4指线圈产生的总电量必须等于负载消耗的总电量，假设所有的开关和RDSon损耗忽略不计。

对于双输出拓扑，在STw4141稳压器中，线圈产生的电流分配给两个输出端，从这两个输出端口获得的负载电流可以(实际上总是)完全不相关。因此，公式4的稳态条件必须改写成：

(6) 其中，Iload1 是负载从输出1汲取的电流，Iload2 是负载从输出2汲取的电流。

为了按照公式6分配电量，系统就需要增加两个开关MOS1和MOS2，如图3所示。当MOS1导通 时，线圈内贮存的电量就会传送到输出1;当MOS2导通时，线圈内贮存的电量就会传送到输出2。MOS1和MOS2以类似于PMOS和NMOS的1/T频 率反相开关，而占空比D2.不同于PMOS和NMOS的D1。可以说占空比D1是测量系统能够传输的总电能的标准，而占空比D2则是测量两个输出之间分配 的总电能的标准。值得注意的最重要因素是，该系统只需一个线圈……

LDO基本原理、参数及典型应用

一．LDO的基本原理低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

取样电压加在比较器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。

相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET">MOSFET……

一种低功耗宽频带LDO线性稳压电路设计

随着集成电路规模的发展， 电子设备的体积、重量和功耗越来越小， 这对电源电路的集成化、小型化及电源管理性能提出了越来越高的要求。而随着片上系统（SOC） 的不断发展， 单片集成的LDO 线性稳压器的应用也越来越广泛[1]。

对于片内的LDO，最担心的是寄生电容过大引起不稳定，论文针对片内应用而设计的这款LDO，能保证在uF 级别的寄生电容范围内都可以正常工作，毕竟寄生电容再大也不至于是μF 级别的。功耗是LDO 线性稳压器的重要指标之一，一般的LDO 功耗都在几十μA 以上，

例如文献[2]中电路的静态电流为38μA，文献[3]中静态功耗高达65μA， 而本文的静态功耗做到10μA 左右，不仅功耗低，本文中第二级靠电阻的电流关系提供了一个小增益级，并且提高了整个LDO的带宽。2 LDO 电路组成原理与关键模块设计2.1 电路基本工作原理图1 是LDO 线性稳压器的结构框图， 由下面几个部分组成：基准电压源（Vref）、误差放大器、同相放大器、反馈电阻网络、调整管等。其中基准电压源输出参考电压Vref, 要求它精度高， 温漂小。误差放大器将输出反馈回来的电压与基准电压Vref 进行比较， 并放大其差值，其经过同相放大器来控制调整功率管的状态， 因而使输出稳定。

在这里C1 是前馈电容，可以提高负载调整率，并增加了一个左零点补偿，Cff提供一个零点补偿。第一级放大器就是一个差分对，和大多数误差放大器结构一样，第二级为同相放大级，靠电阻的电流关系提供一个小增益级，并控制带宽。相对于普通结构而言的，如果靠运放直接驱动功率管，那带宽就被功率管的寄生电容和运放输出阻抗和增益决定了，而这个结构的增益和输出阻抗，相比运放小很多，带宽自然就提高很多。表1 为该LDO 的主要设计参数和性能指标。

2.2 电路组成与设计（1）调整管结构设计：MOS 型线性稳压器的调整管是电压驱动的， 能大大降低器件消耗的静态电流， 而且其较小的导通阻抗使得漏失电压也比较低，从而提高了电源的转换效率[4]。

根据调整管的平方率关系式以及设计指标Vdropout ≈ 200mV，可以计算出调整管的宽长比， 结合调整管的栅极寄生电容以及工艺的要求，在重载情况下考虑调整管需工作在线性区， 将调整管的宽长设计为：W=6000μm，L=0.5μm。（2）电阻R1 与R2 选择：输出电压由反馈网络决定，根据VOUT =VREF[（R1 R2）/R1]，当选定的VREF=1.25V，R1 = 625KΩ，那么R2 = 625KΩ。2.3 误差放大器（EA）设计误差放大器电路原理图如图2 所示。对该EA部分功耗（3μA）以及低的失调电压的要求，根据σ2（VT）= A2VT / WL S2VTD2以及MOS 管的平方率关系[5]，设计出各MOS 管的尺寸，M1 和M2 的宽长比为41/2, M3 和M4 的宽长比为4/1，M5 和M6 的宽长比为2/1， 我们这里取W1=W2=82μm,L1=L2=4μm；

W3=W4=12μm,L3=L4=3μm;W5=W6=8μm,L5=L6=4μm。实际上，在EA 这部分为了让这一级增益Ger 不小于10dB 且保证有足够的相位裕度，将反馈电容CFF设计为20.8pF，把C1 设计为1.5pF。该部分的仿真结果如图3 所示。结果表明，该设计在保证稳定的前提下Ger 为11dB[6]。

2.4 同相放大器设计同相放大器电路结构如图4 所示。这一级主要是获得整个环路最大的增益Gnon- inv="25dB"~30dB。

为保证低功耗的前提下I1设为5μA,I2设为3μA，在小的偏置电流以及较大的负载的情况下为了保证能得到不小于25dB 的增益，把RF设计为500K。由于同相放大器的增益随负载的增加而减小，在设计中需要适当增加偏置电流I1 和增加RF的值[7]。而带宽受M2 的跨导和调整管的W/L 的影响，需要增加M2 的W/L 以及偏置电流I2。图中M1 的宽长比为4/1, 这里取W1=30μm,L1=3μm，M2 的宽长比为110/1,取W2=110μm,L2=1μm。仿真结果如图5 所示。

3 LDO 整体仿真结果与讨论我们基于HHNEC 0.35um BCD 工艺下，采用cadence 和Hspice 仿真软件对整体电路做仿真，如图6 所示为LDO 环路稳定性仿真曲线……

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