LDO線性電源的基本工作原理

在該項(xiàng)目中為了實(shí)現(xiàn)電源管理功能，以及后續(xù)功能的擴(kuò)展，在設(shè)計(jì)中使用到了stm32f0單片機(jī)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)電量顯示，升壓電路使能，充電狀態(tài)指示，過(guò)流保護(hù)等等功能。

STM32F0系列單片機(jī)供電電壓范圍為2.0到3.6 V，而鋰電池的最高電壓為4.2V，不能直接使用鋰電池給單片機(jī)供電，這里還需要做一次電壓轉(zhuǎn)換。

相比于開(kāi)關(guān)電源，線性電源在高壓差時(shí)轉(zhuǎn)換效率低，發(fā)熱量大，通常在高壓差大電流轉(zhuǎn)換中不會(huì)使用線性電源。而在該應(yīng)用中鋰電池最高電壓為4.2V此時(shí)LDO的電源轉(zhuǎn)換效率為78%，當(dāng)電池電壓為3.5V時(shí)轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)94%，在本項(xiàng)目中轉(zhuǎn)換效率是可以接受的。下面來(lái)看看LDO線性電源的基本工作原理。

上圖為L(zhǎng)DO內(nèi)部工作原理圖，由分壓取樣電路、基準(zhǔn)電壓、誤差放大電路、晶體管調(diào)整電路四部分組成。其中基準(zhǔn)電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vref輸入到運(yùn)放的同相輸入端，分壓取樣電路由兩個(gè)高精度R1,R2電阻串聯(lián)組成，并且將采樣電壓反饋到運(yùn)放的反相輸入端，由運(yùn)放的基本工作原理可知，此時(shí)運(yùn)放會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓使得其同相輸入端與反向輸入端電壓相等（虛短）。此時(shí)可通過(guò)下面的公式計(jì)算出LDO的輸出電壓。

在LDO中的晶體管導(dǎo)通時(shí)，可將C極E極之間等效為一個(gè)電阻，當(dāng)有電流時(shí)會(huì)在三極管上產(chǎn)生壓降，因此LDO的輸出電壓總是比輸入電壓低，不同的降壓芯片壓降也會(huì)有所不同。比如常見(jiàn)的LM7805芯片內(nèi)部晶體管壓降為2V，這就要求輸入電壓大于7V才能保證芯片正常工作。

在該項(xiàng)目中，電池電壓與單片機(jī)供電電壓壓差較低，所以在LDO芯片選型時(shí)就不能選擇壓差較大的芯片。在這里使用到了一片低壓差LDO芯片SC662K。

SC662K的輸入輸出壓差僅有0.2V，當(dāng)鋰電池電壓高于3.5V時(shí)SC662K都可以正常工作，提供穩(wěn)定的3.3V電壓。STM32F0系列單片機(jī)電壓電壓范圍為2.0~3.6V,當(dāng)電壓低于3.5V時(shí)便可以直接使用鋰電池進(jìn)行供電。在由電池直接供電期間單片機(jī)中的AD參考電壓不在為3.3V，為了得到ADC當(dāng)前的參考電壓，這時(shí)可以使用單片機(jī)內(nèi)部的1.224V穩(wěn)定的電壓源來(lái)計(jì)算出此時(shí)單片機(jī)供電電壓以此來(lái)計(jì)算單片機(jī)參考電壓，所以當(dāng)電池電壓低于3.5V時(shí)直接使用電池供電對(duì)單片機(jī)的ADC正常工作是沒(méi)有影響的。