01、乜嘢係 LDO？

LDO 係一個首字母縮寫詞，意思係 Low Dropout（低壓差）。你都可以叫佢做飽和型或者低損耗型線性穩壓器。佢喺輸入同埋輸出電壓之間嘅低 PD（電位差）下運作。

LDO 穩壓器只可以接受比首選輸出電壓稍微大啲嘅輸入電壓。因為呢個裝置係具有可變輸入電壓嘅降壓 DC-DC 轉換器。所以，壓差電壓指嘅係連接輸入同埋首選輸出電壓或者電源輸入嘅最小方差。

此外，唔理呢個器件嘅低功率效率係點，佢都可以用大約 1V 嘅低壓差穩定運行。線性穩壓器仲可以提供唔同嘅電壓等級，輸出穩定恆定。

此外，LDO 嘅輸出電壓同電池嘅放電、溫度、功率損耗同埋負載阻抗無關。例如，你嘅鋰離子電池嘅輸入電源範圍係 2.7V 至 4.2V。 2.7V 表示完全放電嘅電池，而 4.7V 表示完全充電嘅電池。所以，如果你嘅電池電壓跌到 3V 以下，LDO 可以將你嘅輸出保持喺 2.5V。

02、LDO 穩壓器嘅元素係乜嘢？

LDO 嘅元素或者關鍵組件包括：

誤差放大器

如果你計劃設計 LDO 嘅誤差放大器，咁盡可能降低電流至關重要。點解？因為傳輸晶體管嘅柵極電容好大。所以，放大器嘅輸出電阻應該好低。

此外，誤差放大器有兩個輸入。第一個係分壓器將輸出電壓降低。然後，接下來係參考電壓。所以，當佢完成比較兩個輸入時，誤差放大器會修改傳輸元件嘅電阻。

傳遞元件

誤差放大器驅動反饋迴路內嘅通路元件。傳輸元件有助於將電壓從輸入端轉移到負載中。另外，你可以用 NMOS 同埋 PMOS 作為 pass 元素。

當你仔細睇電路時，你會注意到 Vo(s) 連接到 V1(s)。此外，PMOS 晶體管需要一個最小電壓先可以正確調節並保持濕透。

並且最小嘅漏源電壓 V2(s) 負責提供最小嘅電壓。但係，需要注意嘅係，PMOS 傳輸元件唔適用於極低電壓器件。

此外，你可以用 NMOS 晶體管獲得低壓差電壓、輸出同埋輸入。基於傳輸元件 (NMOS) LDO 嘅優勢在於穩壓器嘅輸出位於晶體管嘅源極中。另外，NMOS 進入源極跟隨器配置。

電壓參考

呢個元素指嘅係任何調節器嘅起點，因為佢設置咗誤差放大器嘅工作點。此外，你仲可以用帶隙類型嘅電壓基准——因為佢允許喺低電源電壓下工作。

輸出電容

喺負載瞬變嘅情況下，輸出電容器使 LDO 能夠喺負載內移動電流，從而設置誤差放大器。

此外，電容器嘅 ESR 起著重要作用，因為佢限制咗從電容器流入負載嘅電壓。所以，如果你用緊具有 ESR 範圍（10 到 300m 歐姆）嘅 1µF 電容器，咁你可以用以下電容器類型：

· 低 ESR 鉭電容器

· 陶瓷電容器

· 聚合物電解電容器

反饋

呢個元素可以幫助你按比例降低輸出電壓。此外，佢仲允許使用誤差放大器喺參考電壓同埋輸出電壓之間進行比較。

03、LDO 嘅特點

低噪聲穩壓器可以輸出穩定嘅電壓。佢喺唔受輸入電壓變化影響嘅情況下做到呢一點。所以，LDO 非常適合為容易產生噪聲嘅設備供電。

呢個設備需要一啲外部組件（電阻器或者電容器）。

LDO 具有電流限制功能，可以防止系統過熱。

LDO 具有輸出放電電路，有助於快速放電並將輸出端電壓降至接近 IC GND 嘅位置。

設備具有熱關機功能，有助於避免損壞同埋變質。

04、LDO 嘅工作原理係乜嘢？

LDO 穩壓電路圖

LDO 嘅主要組件係參考電壓源、傳輸元件同埋誤差放大器。通路元件係 P 溝道 FET 或者 N 溝道。所以，佢首先將輸入電壓施加到傳輸元件（N 溝道晶體管）。

然後，晶體管工作喺線性區域以降低輸入電壓。呢個過程一直持續到輸入電壓達到首選輸出電壓。此時，誤差放大器識別出產生嘅輸出電壓。之後，誤差放大器會比較兩個參數（輸出同埋參考電壓）。

此外，誤差放大器會將 FET 嘅柵極更改為正確嘅工作點。所以，佢有助於確保輸出具有準確嘅電壓。因此，當輸入電壓發生變化時，誤差放大器會調整場效應管使其具有恆定嘅輸出電壓。

當操作條件處於穩定狀態時會發生乜嘢？好啦，LDO 將充當一個簡單嘅電阻器。另外，你可以用佢嘅啟用引腳打開或者關閉穩壓器。呢個功能可以幫助用戶避免喺唔使用 LDO 時使用電池。

05、乜嘢時候用 LDO？

如果你嘅輸入電壓範圍較寬，咁 LDO 係理想嘅選擇。但係，必須考慮從電源獲得穩定嘅電壓輸出。此外，你無需調整反饋迴路中嘅 PWM 訊號。因為組件唔需要反饋畀開關元件。

當你需要系統具有恆定嘅輸出功率（無論輸入電壓降幾多）時，你可以使用 LDO。

LDO 仲可以用於降低輸出以匹配首選輸出電壓。

06、其他高級 LDO 電路

高級 LDO 旨在提供用戶可選擇嘅參考電壓。呢個功能使設備可編程。

通常，LDO 可以將高頻旁路接地。呢一切都歸功於同輸出對角線嘅並聯電容器。但係電路設計人員更注重對多級穩壓器嘅輸出進行濾波。遺憾嘅係，佢哋並唔專注於輸入過濾。

所以，你可以用 EMI 濾波器嚟提升你嘅 LDO。咁樣，你嘅設備將符合 EMC/CISPR 標準。有趣嘅係，呢個特性對於使用開關穩壓器產生高次諧波至關重要。

此外，你仲可以添加其他必要嘅方面嚟改善系統（模擬同埋數碼）嘅配電。

07、選擇 LDO 嘅重要參數

以下係選擇 LDO 之前需要考慮嘅重要參數：

負載調節 (Load Regulation)：呢個參數指嘅係電路喺唔同負載條件下保持特定輸出電壓嘅能力。

o 負載調節 = ΔVout / ΔIout

靜態電流 (Quiescent Current)：靜止係一種休眠狀態。所以，靜態電流指嘅係系統喺待機模式下消耗嘅電流。此外，呢個只發生喺電池連接到你嘅設備時。

瞬態響應 (Transient Response)：瞬態響應描述咗負載電流階躍變化嘅最高允許輸出電壓差。你都可以叫佢做線路階躍響應。而呢個參數係下面嘅函數：

o 最大負載電流 (Iout max)

o 輸出電容嘅 ESR

o 輸出電容值 (Cout)

o 旁路電容 (Cb)

o 瞬態響應方程為： ΔVtr, max = (Iout, max / Cout + Cb) Δt1 + ΔVESR

線路調節 (Line Regulation)：線路調節係電路喺唔同輸入電壓下保持特定輸出電壓嘅能力。並且可以表示為：

o 線路調節 = ΔVout / ΔVin

PSRR（電源抑制比，Power Supply Rejection Ratio)：LDO 嘅 PSSR 係器件可以丟棄 AC 元件嘅時間。交流元件嘅一個好例子係紋波電壓。所以，你可以用下面嘅等式嚟表達：

o PSRR (dB) = 20 log (Vripple (in) / Vripple (out))

08、LDO 電路嘅應用

你可以在以下應用中使用 LDO 電路：

· 高效線性電源

· 電腦

· SMPS 後置穩壓器同埋 DC/DC 模塊

· 無線同埋有線通訊

· 汽車應用

· 電池供電設備

· VPP 法規/PCMCIA VCC

· 工業應用

· 數字核心供應

結語

LDO 電路喺電子工業中發揮著重要作用。畢竟，大多數電源都需要一個線性穩壓器嚟獲得首選電壓。所以，呢個器件非常適合需要恆定輸出功率而唔受輸入壓降影響嘅項目。