何為LDO(low dropout regulator)

何為LDO(low dropout regulator)

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筆者E林

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何為LDO(low dropout regulator)?

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一、前言

在一個電路板中,我們會用到各式各樣的電壓,一般我們獲取這些電壓的途徑無非3點,一個從外部引入,做濾波隔離處理;另一個則是電路板內部轉換,內部轉換無非就是 用電源晶元管理晶元來轉換所需要的電壓。

一般我們使用的電源管理晶元無非就是LDO和DC-DC

今天我們來聊聊的是LDO。

LDO=low dropout regulator,低壓差+線性+穩壓器。

「低壓差」:輸出壓降比較低,例如輸入3.3V,輸出可以達到3.2V。

「線性」:LDO內部的MOS管工作於線性電阻。

「穩壓器」說明了LDO的用途是用來給電源穩壓。

由於一般的LDO封裝都比DC-DC小的多,並且成本也低得多,因此在很多產所中,我們會使用到LDO來轉換我們所需要的電壓,當然在選擇使用LDO的前提下,是需要滿足對雜訊的反應和耗電等基本要求的。

一片spx1117m3-3.3隻需要5毛錢左右,而一片TPS5430則需要5塊錢,可見LDO的成本是低的很多的。

由上圖可以看出,LDO的使用和型號特點;

一般的LDO晶元均為一個輸入、一個輸出、一個使能、一個地,而不像DC-DC電源晶元一樣,還需要通過外設的電阻來得到輸出電壓。

型號命名特點,則是晶元型號中,就自帶有了輸出電壓,因此在選型的時候,方便了不少。

以上兩點也是你們以後區別電源晶元是DC-DC還是LDO的重要依據。


這段比較晦澀,但是卻是選型LDO的重要點:你們選擇地看吧

在大多數應用中,LDO 主要用於將靈敏的負載與有雜訊的電源相隔離。與開關穩壓器不同,線性穩壓器會在通路晶體管或MOSFET(用來調節和保持輸出電壓來達到所需的精度)中造成功率耗散。因此,就效率而言,LDO 的功率耗散會是一個顯著劣勢,並可能導致熱問題。所以, 設計工程師需要通過儘可能降低 LDO 功率耗散,來提升系統效率和避免熱複雜性,這一點很重要。

二、從LDO晶元內部結構來分析

上圖中看出了LDO晶元,內部為一個P-MOS+一個運放+2個電阻

因此LDO核心架構:P-MOS+運放,通過晶元內部已經設置好的電阻來達到調節P-MOS的輸出,而得到該晶元的輸出電壓。

LDO工作原理就一句話:通過運放調節P-MOS的輸出。

三、幾個重要參數

一般來說,看到這裡,你基本可以算是入門了,普通的選型工作也足夠應付。下面來聊聊一些LDO的參數,有助於根基的穩固。

壓差

壓差(VDROPOUT)是指輸入電壓進一步下降而造成 LDO 不再能進行調節時的輸入至輸出電壓差。

裕量電壓

裕量電壓是指 LDO 滿足其規格所需的輸入至輸出電壓差。

效率

LDO 的效率由接地電流和輸入/輸出電壓確定:

若需獲得較高的效率,必須最大程度地降低裕量電壓和接地電流。 此外,還必須最大程度地縮小輸入和輸出之間的電壓差。輸入至 輸出電壓差是確定效率的內在因素,與負載條件無關。例如,採用 5 V 電源供電時,3.3 V LDO 的效率從不會超過 66%,但當輸入電壓降至 3.6 V 時,其效率將增加到最高 91.7%。LDO 的功耗 為(VIN – VOUT) × IOUT。

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