LDO線性穩(wěn)壓器

時間：2022-01-09作者：深圳市科電電子有限公司瀏覽：3312

LDO 是一種線形穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器應(yīng)用在其線形地區(qū)內(nèi)運作的晶體管或 FET，從運用的鍵入電壓中減掉**量的電壓，造成通過調(diào)整的輸出電壓。說白了壓降電壓，就是指穩(wěn)壓器將輸出電壓保持在其額定電流左右 100mV 以內(nèi)需要的鍵入電壓與輸出電壓凈額的較小值。

正輸出電壓的LDO（低壓降）穩(wěn)壓器通常應(yīng)用輸出功率晶體管（也稱之為傳送機器設(shè)備）做為 PNP。這類晶體管容許飽和狀態(tài)，因此穩(wěn)壓器可以有一個較低的壓降電壓，通常為 200mV 上下；與之對比，應(yīng)用 NPN 復(fù)合型開關(guān)電源晶體管的傳統(tǒng)式線形穩(wěn)壓器的壓降為 2V 上下。負輸出 LDO 應(yīng)用 NPN 做為它的傳送機器設(shè)備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備相近。

升級的進步應(yīng)用 CMOS 輸出功率晶體管，它可以給予較少的壓降電壓。應(yīng)用 CMOS，根據(jù)穩(wěn)壓器的一電壓壓降是電源設(shè)備負荷電流量的 ON 電阻器導(dǎo)致的。假如負荷較小，這類方法造成的壓降僅有幾十毫伏。

LDO低電壓差線形穩(wěn)壓器的構(gòu)造主要包含運行電源電路、直流電源偏置模塊、也就能電源電路、調(diào)節(jié)元器件、標準源、誤差放大器、意見反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和防護電源電路等?；旧显硎侨绱说模合到y(tǒng)軟件通電，假如也就能腳處在高電平時，電源電路逐漸運行，恒流源電路給全部電源電路給予偏置，標準源電壓迅速創(chuàng)建，輸出伴隨著鍵入持續(xù)升高，當(dāng)輸出將要做到標準值時，由意見反饋互聯(lián)網(wǎng)獲得的輸出意見反饋電壓也貼近于標準電壓值，這時誤差放大器將輸出意見反饋電壓和標準電壓中間的偏差小數(shù)據(jù)信號開展變大，再經(jīng)調(diào)節(jié)管變大到輸出，進而產(chǎn)生負反饋，確保了輸出電壓平穩(wěn)在標準值上，同樣假如鍵入電壓轉(zhuǎn)變或輸出電流量轉(zhuǎn)變，這一閉環(huán)控制控制回路將使輸出電壓保持不變，即：Vout=（R1 R2）/R2 &TImes;Vref

具體的低電壓差線形穩(wěn)壓器還具備如負荷過流保護、過電壓關(guān)閉、太熱關(guān)閉、接反維護等其他的作用。

二、LDO基本原理剖析

依據(jù)調(diào)節(jié)管的運行狀態(tài)，大家常把可調(diào)穩(wěn)壓電源分為兩大類：線性穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源。除此之外，也有一種應(yīng)用穩(wěn)壓管的小開關(guān)電源。這兒說的線性穩(wěn)壓電源，就是指調(diào)節(jié)管工作中在線形情況下的直流穩(wěn)壓電源。而在開關(guān)電源電路中則不一樣，開關(guān)管是運行在開、關(guān)這兩種情況下的。簡易講解下歸類：

NPN穩(wěn)壓管：內(nèi)部用一個PNP管操縱達林頓管調(diào)節(jié)管。 LDO穩(wěn)壓管：調(diào)整管是一個PNP管。

Squasi-LDO：調(diào)節(jié)管是由一個PNP管操縱一個NPN管 LDO（low drop output）低電壓差線形穩(wěn)壓器

LDO的原理是根據(jù)意見反饋調(diào)節(jié)MOSFET的Vsd壓降以使輸出電壓不會改變。輸出電壓諧波失真小，電流量也較小，用以RF控制模塊或聲頻控制模塊等對電壓規(guī)定高的電源電路。特性是成本費低噪聲小。缺陷是高效率低，輸出電流量小，只有用在降血壓的場所。務(wù)必要留意，為了較好地做到平穩(wěn)的控制回路就需要應(yīng)用負反饋。

下邊這也是LDO S-1167 Series的基本概念圖。

該電源電路主要是由串連調(diào)節(jié)管、取樣電阻、較為放大儀構(gòu)成。抽樣電壓加在較為放大儀的同相鍵入端，與加進反向鍵入端標準電壓Uref相較為，二者的誤差經(jīng)放大儀A變大后，操縱串連調(diào)節(jié)管的壓降，進而平穩(wěn)輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout減少時，標準電壓與抽樣電壓的誤差提升，較為放大儀輸出的驅(qū)動電流提升，串連調(diào)節(jié)管壓降減少，進而使輸出電壓上升。反過來，若輸出電壓Uout**出所必須的額定值，較為放大儀輸出的前驅(qū)動電流減少，進而使輸出電壓減少。配電全過程中，輸出電壓校準持續(xù)開展，調(diào)整時間只受較為放大儀和串連調(diào)節(jié)管控制回路反應(yīng)速率的限定。環(huán)城路內(nèi)的負反饋一直強制性較為放大儀調(diào)整鍵入兩邊的電壓使其相同。

穩(wěn)壓管的另一個主要的指標值便是可靠性，在人們的設(shè)計方案路線中經(jīng)常見到在其輸出端會出現(xiàn)許許多多的電容器，其功效是什幺呢？下邊深入分析穩(wěn)壓管的報告及控制回路可靠性。 前邊提及過叁中穩(wěn)壓管：

1、NPN穩(wěn)壓管

例如：LM340 LM317 較為老的3端穩(wěn)壓管

2、LDO穩(wěn)壓管

例如：S-1167 Series

3、準LDO穩(wěn)壓器

叁種穩(wěn)壓器的較大的差別取決于壓降和接地裝置管腳電流量。很顯著NPN和準LDO的穩(wěn)壓管在調(diào)節(jié)管上略微繁雜點，因此壓降也大點。達林管的收獲很高，因此只必須不大的交流電就可以推動，準LDO也是那樣，IGND不大。PNP管的放大系數(shù)一般是15-20，LDO的IGND電流量能做到負荷電流量的7%。 NPN穩(wěn)壓管的較大益處便是沒有理由的平穩(wěn)（大部分不用加外接電容器），LDO則必須在輸出端再加上電容器，以降低控制回路網(wǎng)絡(luò)帶寬及給予些正的相位差賠償。

全部的穩(wěn)壓器都應(yīng)用負反饋控制回路以維持輸出電壓的平穩(wěn)。但意見反饋數(shù)據(jù)信號在根據(jù)控制回路后都是有一定的收獲和相位差轉(zhuǎn)變。假如意見反饋數(shù)據(jù)信號相位差有180度轉(zhuǎn)變，負反饋便會變?yōu)榉€(wěn)態(tài)，導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定。因而意見反饋數(shù)據(jù)信號通過全部控制回路的相位差偏位，必須有較少20度的相位裕度，那樣能夠確保電源電路的平穩(wěn)。（相位裕度界定為控制回路總的相位差偏位與-180度的差）。

三、LDO的有關(guān)主要參數(shù)

1、輸出電壓（Output Voltage）

輸出電壓是低電壓差線形穩(wěn)壓器較重要的主要參數(shù)，也是電子產(chǎn)品設(shè)計師采用穩(wěn)壓器時較先應(yīng)考慮到的主要參數(shù)。低電壓差線形穩(wěn)壓器有固定不動輸出電壓和可調(diào)式輸出電壓二種種類。固定不動輸出電壓穩(wěn)壓器應(yīng)用較為便捷，并且因為輸出電壓是通過生產(chǎn)廠家高精密調(diào)節(jié)的，因此穩(wěn)壓器精密度很高。可是其設(shè)置的輸出電壓標值均為常見電壓值，不太可能達到全部的運用規(guī)定，可是外接元器件標值的轉(zhuǎn)變將危害平穩(wěn)精密度。

2、較大輸出電流量（Maximum Output Current）

用電量機器設(shè)備的輸出功率不一樣，規(guī)定穩(wěn)壓器輸出的較高電流量都不同樣。通常，輸出電流量越大的穩(wěn)壓器成本費越高。為了較好地控制成本，在多個穩(wěn)壓器構(gòu)成的供配電系統(tǒng)中，應(yīng)依據(jù)各一部分需要的電流挑選 合理的穩(wěn)壓器。

3、鍵入輸出電壓差（Dropout Voltage）

輸入輸出電壓差是低電壓差線形穩(wěn)壓器較重要的主要參數(shù)。在確保輸出電壓平穩(wěn)的情況下，該電壓壓力差越低，線形穩(wěn)壓器的特性就就越好。例如，5.0V的低電壓差線形穩(wěn)壓器，只需鍵入5.5V電壓，就能使輸出電壓平穩(wěn)在5.0V。 4．接地裝置電流量（Ground Pin Current）

接地裝置電源電路IGND就是指串連調(diào)節(jié)管輸出電流量為零時，鍵入開關(guān)電源帶來的穩(wěn)壓器工作中電流量。該電流有時候也稱之為靜態(tài)數(shù)據(jù)電流量，可是選用PNP晶體管作串連調(diào)節(jié)管元器件時，這類習(xí)慣性稱呼是錯誤的。通常較**的低電壓差穩(wěn)壓器的接地裝置電流量不大。 5．負荷調(diào)節(jié)率（Load RegulaTIon）

負荷調(diào)節(jié)率可以根據(jù)圖2-1日式2-1來界定，LDO的負荷調(diào)節(jié)比越小，表明LDO抑止負荷影響的工作能力越強。

在其中Vload—負荷調(diào)節(jié)率 I ** x—LDO較大輸出電流量

Vt—輸出電流為I ** x時，LDO的輸出電壓 Vo—輸出電流量為0.1mA時，LDO的輸出電壓

V—負荷電流量各自為0.1mA和I ** x時的輸出電壓之差 6．線形調(diào)節(jié)率（Line RegulaTIon）

線形調(diào)節(jié)率可以根據(jù)圖2-2日式2-2來界定，LDO的線形調(diào)節(jié)比越小，鍵入電壓轉(zhuǎn)變對輸出電壓危害越小，LDO的特性越好。

Vline—LDO線形調(diào)節(jié)率 Vo—LDO為名輸出電壓 V ** x—LDO較大鍵入電壓

V—LDO輸入Vo到V ** x‘輸出電壓較高值和較低值之差 7．開關(guān)電源抑止比（PSSR）

LDO的鍵入源通常很多電磁干擾存有。PSRR體現(xiàn)了LDO針對這種電磁干擾的抑止工作能力。

四、LDO的主要用途及其常見問題

低電壓差線形穩(wěn)壓器的常見運用如下圖3-1所顯示。圖3-1（a）所示電源電路是一種較多見的AC/DC電源，交流電電壓經(jīng)變電器后，轉(zhuǎn)換成所必須的電壓，該電壓經(jīng)整流器后變成直流電電壓。在該電源電路中，低電壓差線形穩(wěn)壓器的功能是：在交流電電壓或負荷轉(zhuǎn)變時平穩(wěn)輸出電壓，抑止諧波失真電壓，清除開關(guān)電源造成的溝通交流噪音。

各種各樣電瓶的工作中電壓都是在一定區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)變。為了確保電瓶組輸出勻速運動電壓，通常都理應(yīng)在鋰電池組輸出端連接低電壓差線形穩(wěn)壓器，如下圖3-1（b）所顯示。低電壓差線形穩(wěn)壓器的功率較低，因而可以增加電瓶的使用期限。與此同時，因為低電壓差線形穩(wěn)壓器的輸出電壓與鍵入電壓貼近，因而在電瓶貼近充放電結(jié)束時，仍可確保輸出電壓平穩(wěn)。

大家都知道，電源開關(guān)性可調(diào)穩(wěn)壓電源的高效率很高，但輸出諧波失真電壓較高，噪音比較大，電壓調(diào)節(jié)率等特性也較弱，尤其是對數(shù)字集成電路配電時，將造成很大的危害。在電源開關(guān)性穩(wěn)壓器輸出端連接低電壓差線形穩(wěn)壓器，如下圖2-3（c）所顯示，就可以完成有源濾波器，并且也可進一步提高輸出電壓的穩(wěn)壓管精密度，與此同時電氣系統(tǒng)的高效率也不會急劇下降。

在一些使用中，例如通信網(wǎng)絡(luò)機器設(shè)備通常僅有一足充電電池配電，但各一部分電源電路經(jīng)常選用相互之間防護的不一樣電壓，因而務(wù)必由多個穩(wěn)壓器配電。為了較好地節(jié)約共充電電池的用電量，通常機器設(shè)備不運行時，都期待低電壓差線形穩(wěn)壓器工作中于休眠狀態(tài)。因此，規(guī)定線形穩(wěn)壓器具備也就能操縱端。有人下單組電瓶配電的多通道輸出且具備導(dǎo)通操縱作用的供配電系統(tǒng)如下圖3-1（d）所顯示。


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  詞條說明

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