簡單認識低壓差線性穩(wěn)壓器

低壓差線性穩(wěn)壓器 (Low Dropout Regulator, LDO）是一種輸入/輸出壓差低的線性調(diào)整器，在限定電源和供電能力下，可提供穩(wěn)定的輸出電壓。RobertDobkin 于 1977 年首次提出了低壓差線性穩(wěn)壓器，其輸入電壓和輸出電壓差值為0.7V。目前采用 BCD 工藝在3A 輸出電流下，壓差低至 115mV，可以有效地減小LDO 的功耗和面積。

由于板級電源或者供電電池存在較大的電壓波動，因此在輸入電源后端通常采用電壓調(diào)節(jié)器來改善某些電子元器件的供電質(zhì)量。LDO 作為電壓線性調(diào)整器，同DC/DC 型開關(guān)調(diào)整器相比，優(yōu)點是自身噪聲低、電源抑制比（PowerSupply Rejection Ratio, PSRR)較高，可以有效改善前級電源質(zhì)量。同時LDO 具有靜態(tài)功耗低、體積小、成本低、外圍應用簡單等特點，與 DC/DC轉(zhuǎn)換器相比的缺點是轉(zhuǎn)換功耗高、效率低。

低壓差線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)框圖如圖2-38 所示。LDO 利用負反饋控制使輸出電壓穩(wěn)定，核心電路包括基準電路、誤差放大器、調(diào)整管和反饋電阻。其中調(diào)整管工作在線性區(qū)，可等效為可調(diào)節(jié)電阻，當輸入電壓或者負載瞬變時，通過采樣、誤差放大、負反饋調(diào)節(jié)調(diào)整管可保持輸出電壓不變。

LDO 按調(diào)整管類型可分為 npn 準 LDO (Quasi-LDO)、pnp 型 LDO (pnpLDO)、pMOS 管LDO (p-FET LDO)和nMOS 管 LDO (n-FET LDO)，其傳輸晶體管分別采用npn 晶體管、pnp 晶體管、pMOS 和nMOS，壓差依次降低。按調(diào)整的電源類型可分為正壓型 LDO 和負壓型 LDO 兩種，前者調(diào)整正壓，后者調(diào)整負壓。

為適應片上系統(tǒng)和一些高性能器件對電源的多樣化需求，LDO 的研究熱點從之前的低功耗、大電流轉(zhuǎn)移到提高電源抑制比（PSRR）和單芯片集成。減小電源雜波，擴大電源抑制噪聲頻段，滿足射頻、高端的 ADC 和 DAC 等的供電需求，以及采用新型的頻率補償方案實現(xiàn)無片外電容設(shè)計，方便 SoC 集成多個LDO 是目前技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。同時，優(yōu)化 LDO 負載瞬態(tài)響應，提高耐過沖能力，減小恢復時間也都是 LDO 技術(shù)的研究重點。

TI公司針對不同的應用場合，開發(fā)了相應的 LDO 產(chǎn)品。例如，新推出的用于射頻和模擬電路的低噪聲產(chǎn)品 TPS7A88，噪聲的方均根值 （Root Mean Square,RMS)為3.8μV；用于電池供電的低靜態(tài)電流LDO產(chǎn)品 TPS782，靜態(tài)電流為500nA;適應瞬態(tài)電壓的寬輸入范圍的 LDO 產(chǎn)品 TPS7A4001 可將輸入電壓擴展至100V;用于FPGA和 DSP 消除開關(guān)噪聲的 LDO 產(chǎn)品 TPS7A84，輸出電流高達3A，噪聲的方均根值為 4.4μV，精度為1%。

審核編輯：湯梓紅