1、前言

低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 可在輸出電壓非常接近電源電壓時用作直流線性穩(wěn)壓器，這是降低 LDO 功耗的重要因素。這種能力是線性穩(wěn)壓器和 LDO 之間的主要區(qū)別。“Low-dropout”是不言自明的；但是，實施 LDO 還可以使設計尺寸和性能受益。

2、什么是LDO低壓差線性穩(wěn)壓器

首先來了解什么是線性穩(wěn)壓器，這是一種晶體管運行在線性區(qū)時候，使輸入電壓與輸出電壓有一個壓差，就拿我們熟悉的LM7805來說，這是傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，這種穩(wěn)壓芯片要求求輸入電壓至少要比輸出電壓高2V左右，否則不能正常輸出；而LDO低壓差線性穩(wěn)壓器只不過是把這個壓差進一步降低，比如WIFI無線模塊需要3.3V，只有輸入5V時候，這個壓差只有1.7V左右，用普通的線性穩(wěn)壓器不能實現(xiàn)，那么就要考慮使用LDO低壓差線性穩(wěn)壓器，這時候LDO應運而生

3、LDO低壓差線性穩(wěn)壓器特點

既然是作為低壓差穩(wěn)壓器，那么首先第一個特點就是極低的輸入輸出電壓差，

其次它還具有電壓輸出穩(wěn)定、噪聲小、紋波小、體積小、外圍電路簡單等。在設計電路時候如果用到LDO穩(wěn)壓器，一般需要至少考慮四個因素：靜態(tài)電流、輸入輸出壓差、噪聲以及紋波抑制比。

①靜態(tài)電流IQ：IQ是低壓差線性穩(wěn)壓器的一種重要設計參數(shù)，可以理解為沒有信號輸出情況下IC本身消耗的電流，現(xiàn)在產(chǎn)品越來與趨向于小型化，同時要求功耗更低，像STM32這樣高性能芯片，其功耗可低至2μA?；诖?，很多便攜式電子產(chǎn)品，特別是帶電池類產(chǎn)品都喜歡用低功耗的LDO產(chǎn)品，因為待機功耗小，使用時間也就長；

②輸入輸出壓差VDROP：LDO要求輸入電壓要稍大于輸出電壓，即VDROP=Vin - Vout，這個差值不能太大，要不然穩(wěn)壓精度會受到影響，可以看出LDO只能降壓而不能升壓；

③噪聲：噪聲其實是一個統(tǒng)稱，是衡量一款電源產(chǎn)品優(yōu)秀的重要參考因素，它里面包含耦合、諧振等；

④紋波抑制比：電源變化量與輸出變化量的比值，是輸出信號受電源影響比值，反映LDO抑制信號源的能力。

LDO 相對于 DC/DC 穩(wěn)壓器的一個顯著優(yōu)勢是不存在開關噪聲。事實證明，這種優(yōu)勢對于涉及輸出電壓紋波的應用至關重要，這些紋波可能會影響傳感器、定時器和控制器等設備的精度。LDO 的另一個關鍵特性是靜態(tài)電流 I Q。不需要持續(xù)運行的應用應具有低 I Q以最大限度地減少空閑期間的功耗。圖 1 是相關的 TI Designs 參考設計、工業(yè)應用 LDO 穩(wěn)壓器后 AC/DC 整流器紋波清除器參考設計 (TID-00896) 的框圖。

許多工業(yè)應用要求微控制器單元 (MCU) 在操作未運行時處于睡眠模式，以減少電池消耗。圖 1 是由 LDO 濾波的隔離式 AC 到 DC 整流信號的概念框圖。藍色塊表示需要這種低 I Q電源管理設計的應用的可變性，以便在 MCU 處于睡眠模式時降低功耗。 

圖 1：TIDA-00896 高級框圖

圖 2 顯示了 TI LM2936在 100μA 負載下具有15μA 超低 I Q。請注意輸入電壓上升時 LM2936 支持的低 I Q的線性度。這一特性使 LM2936 成為電池供電系統(tǒng)的最佳選擇，因為它在待機模式下 始終保持低 I Q。

圖 2：LM2936 的I Q

LDO 在工業(yè)應用中的另一個重要特性是寬輸入電壓 (V IN ) 范圍。LM2936 具有寬 V IN范圍和 40V 的最大工作電壓限制，這對于在輸入處具有急性瞬態(tài)的應用至關重要。

電源抑制比 (PSRR) 可阻止電源產(chǎn)生的有害噪聲。圖 3 說明 LM2936 的 PSRR 從低頻一直到 10kHz 都穩(wěn)定在 60dB。此功能對于運動探測器、智能電表和煙霧探測器等對噪聲敏感的應用非常重要。 

圖 3：LM2936 的 PSRR

與醫(yī)療和測試與測量設備等應用中使用的其他設備相比，噪聲可能是選擇 LDO 的決定性因素。驅(qū)動對噪聲敏感的終端設備的兩個關鍵組件是 PSRR 和輸出電壓噪聲；LP38798 提供高 PSRR 和超低輸出電壓噪聲。表 1 突出顯示了 LP38798 的 PSRR 和輸出電壓噪聲值。

表 1：LP38798 的 PSRR 和輸出電壓噪聲 

有許多應用，特別是工業(yè)應用，需要待機時間以最大限度地降低功耗，在整個系統(tǒng)不需要處于開啟狀態(tài)的時間使用更少的功率。通常，這些應用可以由電池供電，因此，節(jié)省電力將提高效率并最終延長電池壽命。因此，在設計需要在低額定功率下獲得最佳性能的系統(tǒng)時，實施 LDO 為需要頻繁待機時間的設備供電可以節(jié)省功耗。