LDO的主要性能参数逐个看的主要性能参数逐个看
低压差稳压器(LDO)广泛见于许多产业的各类电子应用;一般认为,LDO是调节和控制由较高输入电压电源提供的输出电压的
一种简单而便宜的方法。 但是,成本和简易性并非其得到广泛使用的唯一原因。
事实上,如今的系统随着每种新设计的出现而变得越来越复杂、对噪声的反应更加敏感并且更加耗电;各种功率水平的开关电
源之广泛使用,意味着设计工程师必须花更多时间考虑如何避免噪声耦合和干扰,同时还要提高系统效率,所以成本和简易性
不是唯一的推动因素。
对大多数应用而言,产品数据表上的基本参数规格明白易懂;遗憾的是,产品数据表并不会列出针对每种可能的电路条件之参
数。 因此若要发挥LDO的最大优势,就必须理解主要性能参数及其对既定负载的影响。 设计工程师需要透过严密分析周遭电
路条件,来确定LDO是否适合特定负载。
本文分析了LDO的主要性能参数,以及它们对于为电子系统中各种组件提供干净输出电压的影响;另外还将讨论工程师在进
行系统优化时─特别是当电流水平较高时─必须考虑的因素。
LDO在各种应用中扮演的角色在各种应用中扮演的角色
在大多数应用中,LDO主要用于将灵敏的负载与有噪声的电源相隔离;与切换式稳压器(switching regulators)不同,线性稳压
器会在传输晶体管(pass transistor)或用以调节、维持输出电压以达到所需精度的MOSFET中造成功率耗散。 因此,就效率而
言,LDO的功率耗散会是一个显著劣势,并可能导致热问题;所以设计工程师需要尽可能降低LDO功率耗散,来提升系统效
率和避免热复杂性,这一点很重要。
LDO是用于电压调节的最老牌、最常用组件,然而它的许多主要性能参数并未得到人们的充分理解或至少未被最大限度地加
以利用。 尽管成本是一项非常重要的因素,但推动LDO使用的主要因素是系统的功率要求和受电负载可接受的噪声水平。
LDO还可用于降低噪声,以及修复由电磁干扰(EMI)和印刷电路板(PCB)布线造成的问题。
对于电流消耗非常低的负载,LDO的功率耗散非常小,所以由于其简单、成本低和易用性而成为必然之选。 但是,对于电流
消耗大于500mA的负载,其他因素变得更重要,有时甚至很关键。 在这类应用中,系统工程师应当对那些在较高电流水平条
件下重要性会提升的性能参数多加考虑,如压差电压、负载调节和瞬时性能。
LDO是线性稳压器的一种,所以人们常常拿它与传统线性稳压器相比,特别是在成本方面。 很重要的一点是,要理解导通组
件(pass element)是LDO的核心,且该核心组件及其周遭电路对LDO的性能具有决定性影响。
LDO里有什么?里有什么?
LDO包含三个基本功能组件:一个参考电压、一个导通组件和一个误差放大器(error amplifier),如图1所示;正常运作期间,
导通组件充当电压控制器电流源。 导通组件由来自误差放大器的补偿控制讯号驱动,误差讯号放大器可感测输出电压并将其
与参考电压进行比较;所有这些功能区块都会影响LDO的性能。 LDO供货商的产品数据表一定会包括象征这些功能组件性能
的规格。
图
1 LDO
功能区块图。
图2显示LDO稳压器设计中通常有四种不同的导通组件:基于NPN型晶体管的稳压器、基于PNP型晶体管的稳压器、N信道基
于MOSFET的稳压器,和P信道基于MOSFET的稳压器。