1 線性LDO" target="_blank">LDO的主要特點(diǎn)
1．1 線性穩(wěn)壓器的5種基本類型
線性穩(wěn)壓器的5種基本類型如圖l所示。其中圖1(a)為傳統(tǒng)的NPN型線性穩(wěn)壓器，其輸入一輸出壓差超過2．5～3V，I為驅(qū)動(dòng)電流(下同)。其中圖1(b)為準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器(QLDO，Quasi Low Dropout Linear Regulator)，其壓差可減小到0．9~1．5V。其中圖1(c)為PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO，Low Dropout Linear Regulator)，其壓差僅為0．3~0．6V。圖l(d)為由P溝道MOS管構(gòu)成的PMOS超低壓差線性穩(wěn)壓器(VLDO，Verv Low Dropout Linear Regulator)，其壓差可降至100mV左右。圖1(e)為由N溝道MOS管構(gòu)成的NMOSVLDO，其壓差壓差可低至幾十毫伏。
上述5種線性穩(wěn)壓器的壓差計(jì)算公式如表1所列。
1．2 LDO的主要特點(diǎn)
LDO的主要特點(diǎn)是可最大限度地降低調(diào)整管壓降，從而大大減小了輸入一輸出壓差，使穩(wěn)壓器能在輸入電壓略高于額定輸出電壓的條件下工作。例如，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器7805或LM317，要求輸入電壓必須比輸出電壓高出2．5～3V才能正常工作。為獲得+5V輸出，就需要+8V的輸入電壓。與之相比，新型低壓差穩(wěn)壓器的輸入電壓只需高于+5．3V，即可獲得+5V輸出。從電源效率上看，LM317工作在+3．3V、1A時(shí)的效率低于50％，若采用Micrel公司的MIC5156型3．3V大電流LDO，則當(dāng)輸入電壓略高于3．3V時(shí)其效率高達(dá)95％。
LDO與開關(guān)穩(wěn)壓器相比，主要有以下6個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
(1)穩(wěn)壓性能好；
(2)低噪聲(可達(dá)幾十個(gè)微伏，無開關(guān)噪聲)、低紋波(電源抑制比可達(dá)60~70dB)，這對(duì)于無線電和通信設(shè)備至關(guān)重要；
(3)低靜態(tài)電流(超βLDO的靜態(tài)電流可低至幾微安至幾十微安)，低功耗，當(dāng)輸入電壓與輸出電壓接近時(shí)可達(dá)到很高的效率；
(4)具有快速響應(yīng)能力，能對(duì)負(fù)載及輸入電壓的變化做出快速反應(yīng)；
(5)外圍電路簡(jiǎn)單(僅用兩只電容器)，使用方便；
(6)成本低廉。
2 LDO的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)
對(duì)于特定的應(yīng)用，可根據(jù)設(shè)計(jì)條件來選擇最合適的LDO。設(shè)計(jì)條件主要包括輸入電源的類型(電池或者交流電源)、輸出電壓及電壓精度、最大負(fù)載電流、靜態(tài)(即空載條件下的)電流、特點(diǎn)(有無關(guān)斷、故障標(biāo)志輸出等功能)。設(shè)計(jì)LD0時(shí)主要應(yīng)考慮以下問題。
2．1 輸出電壓
固定輸出式LD0的外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便，并且能節(jié)省外部取樣電阻分壓器的成本和空間。其輸出電壓值在出廠時(shí)已趨于一致(僅限于通用電壓)，輸出電壓精度一般為±5％，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠了。新型LD0采用激光修正技術(shù)，精度指標(biāo)可達(dá)±1％～±2％。特別需要注意產(chǎn)品說明書所給出精度指標(biāo)的適用條件，例如是在室溫下還是在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，是滿載條件下還是在中等負(fù)載或空載條件下。
可調(diào)輸出式LD0允許在規(guī)定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓。若將輸出端與反饋端相連，使輸出電壓等于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，則最低輸出電壓一般為1．2V左右。
2．2 最大輸出電流
最大輸出電流是LDO的一個(gè)基本參數(shù)。通常，輸出電流越大，LD0的價(jià)格越高。LDO必須能在最不利的工作條件下給負(fù)載提供足夠的電流。
2．3 輸入電壓
要求輸入電壓必須大于額定輸出電壓與輸入一輸出壓差之和，即U1>U0+△U。否則LDO將失去穩(wěn)壓功能，輸出電壓會(huì)隨輸入電壓而改變，此時(shí)U0就等于輸入電壓減去調(diào)整管導(dǎo)通電阻(RON)與負(fù)載電流的乘積，即U0=U1-RONI0。
2．4 壓差
壓差是LDO的重要參數(shù)，它表示輸入與輸出之間的電位差。LD0的壓差越小越好。但是當(dāng)輸入電壓不能滿足“最小壓差”的要求時(shí)，LD0就無法正常工作。此時(shí)誤差放大器會(huì)進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài)，使環(huán)路的增益變?yōu)榱悖瑢?duì)負(fù)載的穩(wěn)壓能力會(huì)變得很差，電源抑制比也大幅度降低。
需要注意以下幾點(diǎn)：
第一，在LD0的參數(shù)表中可以有多個(gè)甚至多組壓差數(shù)據(jù)，例如在輕載、中等負(fù)載、滿載條件下壓差的最小值、典型值和最大值。其中，典型值僅供設(shè)計(jì)時(shí)參考。最具有實(shí)際意義的應(yīng)是滿載條件下壓差的最大值，該參數(shù)值是在最不利的情況下測(cè)得的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以此為依據(jù)，以便留出足夠的余量，確保LDO在最壞的情況下也能正常工作。
第二，為可靠起見，有時(shí)可按U1=U0+△U+lV的關(guān)系式來選擇最低輸入電壓值。
第三，輸入一輸出壓差并非固定值，它隨輸出電流的增加而增大，隨溫度升高而增加。
2．5 靜態(tài)電流
靜態(tài)電流是指在空載條件下或關(guān)斷輸出時(shí)，LDO內(nèi)部流向地的總電流。靜態(tài)電流越小，穩(wěn)壓器的功耗越低，在某些應(yīng)用中，經(jīng)常選擇待機(jī)模式將輸出關(guān)斷，此時(shí)電池的使用壽命就取決于靜態(tài)電流的大小。最近推出的新型LD0，靜態(tài)電流可低至75～150μA，并且比普通LDO的穩(wěn)壓特性更好。需要強(qiáng)調(diào)的是LDO的靜態(tài)電流不是一個(gè)固定值，它隨負(fù)載電流的增大而增加。但VLDO的靜態(tài)電流可近似認(rèn)為是恒定值。
2．6 輸入電源類型
輸入電源有兩種類型，一種是直流電源，另一種是交流電源。采用交流電時(shí)，首先要經(jīng)過電源變壓器和整流濾波器變成直流電，然后給LD0提供輸入電壓，此時(shí)LDO的壓差已不再是關(guān)鍵指標(biāo)，因?yàn)橥ㄟ^增加電源變壓器二次繞組的匝數(shù)，很容易提高LDO的輸入電壓，滿足LDO對(duì)壓差的需要。