LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。在線性區(qū)域運(yùn)行的晶體管或 FET，過度電壓從應(yīng)用的輸入電壓中減去，產(chǎn)生調(diào)整后的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩(wěn)壓器將輸出電壓保持在額定值上下 100mV 輸入電壓與輸出電壓差的較小值。

正輸出電壓LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管(也稱傳輸設(shè)備)作為 PNP。晶體管允許飽和，因此穩(wěn)壓器可以有非常低的壓降電壓，通常是 200mV 左右；相比之下，使用 NPN 傳統(tǒng)的復(fù)合電源晶體管線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為其傳輸設(shè)備，其運(yùn)行模式和正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似。

更新開發(fā)使用 CMOS 能提供較低壓降電壓的功率晶體管。CMOS，通過穩(wěn)壓器的唯一電壓降是電源設(shè)備的負(fù)載電流 ON 電阻。假如負(fù)載較小，這樣產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。

LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、能量電路、調(diào)整元件、參考源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電路。基本工作原理如下：系統(tǒng)電源，如果能量腳高，電路開始啟動(dòng)，恒流源電路偏置整個(gè)電路，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí)，反饋網(wǎng)絡(luò)獲得的輸出反饋電壓也接近參考電壓值，誤差放大器放大輸出反饋電壓與參考電壓之間的誤差信號(hào)，然后通過調(diào)整管放大到輸出，形成負(fù)反饋，確保輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，如果輸入電壓或輸出電流發(fā)生變化，閉環(huán)電路將保持輸出電壓不變，即：Vout=（R1 R2）/R2 &TImes;Vref

實(shí)際的低壓差線性穩(wěn)壓器還具有負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)閉、過熱關(guān)閉、反保護(hù)等功能。

二、LDO原理分析

根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們經(jīng)常將穩(wěn)壓電源分為線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩類。此外，還有一個(gè)使用穩(wěn)壓管的小電源。線性穩(wěn)壓電源是指在線狀態(tài)下調(diào)整管的直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源不同，開關(guān)管在開關(guān)狀態(tài)下工作。簡要介紹以下分類：

NPN穩(wěn)壓管：內(nèi)用一個(gè)PNP控制達(dá)林頓調(diào)整管。LDO穩(wěn)壓管：調(diào)節(jié)管是一種PNP管。

Squasi-LDO：由一個(gè)調(diào)整管PNP管控制一個(gè)NPN管 LDO（low drop output）低壓差線性穩(wěn)壓器

LDO工作原理是通過反饋調(diào)整MOSFET的Vsd壓降保持輸出電壓不變。輸出電壓紋波小，電流小RF電壓要求高的電路，如模塊或音頻模塊。其特點(diǎn)是成本低，噪音低。缺點(diǎn)是效率低，輸出電流小，只能用于降壓。必須注意的是，負(fù)反饋必須用于穩(wěn)定電路。

下面這是LDO S-1167 Series基本原理圖。

該電路主要由串聯(lián)調(diào)節(jié)管、取樣電阻和比較放大器組成。取樣電壓加在比較放大器的同相輸入端，加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比之下，兩者之間的差值是放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)節(jié)管的壓降，穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓時(shí)Uout當(dāng)降低時(shí)，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，與放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流相比，串聯(lián)調(diào)整管壓降降降低，從而增加輸出電壓。相反，如果輸出電壓Uout超過所需的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流降低，從而降低輸出電壓。在供電過程中，輸出電壓連續(xù)校正，調(diào)整時(shí)間僅限于比較放大器和串聯(lián)調(diào)整管回路的響應(yīng)速度。環(huán)內(nèi)的負(fù)反饋總是迫使比較放大器調(diào)整輸入兩端的電壓。

穩(wěn)壓管的另一個(gè)重要指標(biāo)是穩(wěn)定性。在我們的設(shè)計(jì)線路中，我們經(jīng)?？吹捷敵龆擞写蟠笮⌒〉碾娙萜鳌Ｋ淖饔檬鞘裁?？以下是穩(wěn)壓管的反饋和電路穩(wěn)定性的具體分析。上述三種穩(wěn)壓管：

1、NPN穩(wěn)壓管

例如：LM340 LM317 老三端穩(wěn)壓管

2、LDO穩(wěn)壓管

例如：S-1167 Series

3、準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器

三種穩(wěn)壓器較大的區(qū)別在于壓降和接地引腳電流。NPN和準(zhǔn)LDO的穩(wěn)壓管在調(diào)整管上稍微復(fù)雜點(diǎn)，所以壓降也大些。達(dá)林管的增益很高，所以只需要很小的電流就可以驅(qū)動(dòng)，準(zhǔn)LDO也是這樣，IGND很小。PNP管道的放大系數(shù)一般為15-20，LDO的IGND電流可達(dá)負(fù)載電流的7%。NPN穩(wěn)壓管較大的優(yōu)點(diǎn)是無條件穩(wěn)定(大部分不需要外接電容)，LDO為了減少電路帶寬，提供一些正相位補(bǔ)償，需要在輸出端添加電容。

所有穩(wěn)壓器都使用負(fù)反饋電路來保持輸出電壓的穩(wěn)定性。但反饋信號(hào)在通過電路后會(huì)有一定的增益和相位變化。如果反饋信號(hào)相位變化為180度，則負(fù)反饋將成為正反饋，導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定。因此，反饋信號(hào)需要至少20度，以確保電路的穩(wěn)定性。（相位裕度定義為電路總相位偏移和-180度的差）。

三、LDO的相關(guān)參數(shù)

1、輸出電壓（Output Voltage）

輸出電壓是低壓差線性穩(wěn)壓器較重要的參數(shù)，也是電子設(shè)備設(shè)計(jì)師在選擇穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)考慮的第一個(gè)參數(shù)。低壓差線性穩(wěn)壓器有兩種類型：固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓。固定輸出電壓穩(wěn)壓器使用方便，由于輸出電壓由制造商精確調(diào)整，穩(wěn)壓器精度非常高。但設(shè)定的輸出電壓值為常用電壓值，不能滿足所有應(yīng)用要求，但外部元件值的變化會(huì)影響穩(wěn)定精度。

2.較大輸出電流（Maximum Output Current）

電氣設(shè)備的功率不同，穩(wěn)壓器輸出的較大電流也不同。通常，輸出電流越大，穩(wěn)壓器的成本就越高。為了降低成本，在由多個(gè)穩(wěn)壓器組成的供電系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)各部件所需的電流值選擇合適的穩(wěn)壓器。

3.輸入輸出電壓差（Dropout Voltage）

輸入輸出電壓差是低壓差線性穩(wěn)壓器較重要的參數(shù)。電壓差越低，線性穩(wěn)壓器的性能就越好。5.0V輸入低壓差線性穩(wěn)壓器5.5V電壓可以穩(wěn)定輸出電壓5.0V。4．接地電流（Ground Pin Current）

接地電路IGND是指串聯(lián)調(diào)整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩(wěn)壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱為靜態(tài)電流，但是采用PNP當(dāng)晶體管串聯(lián)調(diào)整管元件時(shí)，這種習(xí)慣是不正確的。低壓差穩(wěn)壓器的接地電流通常很小。5.負(fù)載調(diào)節(jié)率（Load RegulaTIon）

負(fù)載調(diào)節(jié)可以通過圖表進(jìn)行2-1和式2-1來定義，LDO的負(fù)載調(diào)整率越小，說明LDO抑制負(fù)載干擾的能力越強(qiáng)。

其中Vload—負(fù)載調(diào)整率 I x—LDO較大輸出電流

Vt—輸出電流為I x時(shí)，LDO輸出電壓 Vo—輸出電流為0.1mA時(shí)，LDO的輸出電壓

V—負(fù)載電流分別為0.1mA和I x輸出電壓差 6。線性調(diào)節(jié)率（Line RegulaTIon）

通過圖可以通過線性調(diào)節(jié)率2-2和式2-2來定義，LDO線性調(diào)整率越小，輸入電壓變化對輸出電壓的影響越小，LDO性能越好。

Vline—LDO線性調(diào)整率 Vo—LDO名稱輸出電壓 V x—LDO較大輸入電壓

V—LDO輸入Vo到V x 7.電源抑制比（PSSR）

LDO許多干擾信號(hào)往往存在于輸入源中。PSRR反映了LDO抑制這些干擾信號(hào)的能力。

四、LDO用途及注意事項(xiàng)

低壓差線性穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用如圖所示3-1所示。圖3-1（a）所示電路是較常見的AC/DC電源、交流電源電壓通過變壓器轉(zhuǎn)換為所需電壓，整流后轉(zhuǎn)換為直流電壓。在電路中，低壓差線性穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出電壓，抑制紋波電壓，消除電源產(chǎn)生的交流噪聲。

各種電池的工作電壓在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。為了保證電池組輸出的恒定電壓，壓差線性穩(wěn)壓器通常應(yīng)連接到電池組輸出端，如圖所示3-1（b）所示。低壓差線性穩(wěn)壓器功率低，可延長電池使用壽命。同時(shí)，由于低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓接近輸入電壓，當(dāng)電池接近放電時(shí)，仍能保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

眾所周知，開關(guān)穩(wěn)壓電源效率高，但輸出紋波電壓高、噪聲大、電壓調(diào)節(jié)率差，尤其是模擬電路供電時(shí)。在開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端連接低壓差線穩(wěn)壓器，如圖所示2-3（c）因此，有源濾波可以實(shí)現(xiàn)，輸出電壓的穩(wěn)壓精度也可以大大提高，電源系統(tǒng)的效率也不會(huì)顯著降低。

在某些應(yīng)用中，例如，無線電通信設(shè)備通常只有一個(gè)足夠的電池供電，但各部分的電路通常使用不同的相互隔離電壓，因此必須由多個(gè)穩(wěn)壓器供電。為了節(jié)省共電池的功率，低壓差線性穩(wěn)壓器通常希望在設(shè)備不工作時(shí)在睡眠狀態(tài)下工作。因此，線性穩(wěn)壓器需要有一個(gè)能量控制端。單組電池供電的多路輸出和具有開關(guān)控制功能的供電系統(tǒng)如圖所示3-1（d）所示。