在電子設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常需要用到不同的直流電壓給不同器件供電，其中廣泛常見(jiàn)的就是通過(guò)LDO穩(wěn)壓芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)得到不同的直流電壓輸出，因?yàn)槌杀镜汀⑿阅芎茫沂褂闷饋?lái)也很簡(jiǎn)單，讓低壓差線性穩(wěn)壓器（下文簡(jiǎn)稱LDO）用的也越來(lái)越多，幾乎每款電子產(chǎn)品里都有其身影。

說(shuō)它好用，是因?yàn)樵谄胀ㄔO(shè)計(jì)里，只需要加入合適的輸入電壓，和幾個(gè)濾波電容即可得到想要的輸出電壓，非常簡(jiǎn)單，然而也正因?yàn)檫@看似簡(jiǎn)單的用法也要工程師熟悉LDO的主要參數(shù)結(jié)合自己的具體設(shè)計(jì)。LDO是靠自身的反饋環(huán)路控制主功率管，與負(fù)載分壓，保持輸出端電壓的穩(wěn)定。不同于 DC-DC，LDO 的輸入電流，輸出電流，和負(fù)載電流相等，屬于串聯(lián)關(guān)系，因此 LDO 本身就是靠消耗一部分功率來(lái)維持輸出端的穩(wěn)定。

LDO 的主要參數(shù)

1、輸入電壓范圍

------考慮系統(tǒng)提供給 LDO 輸入的范圍，不能超過(guò) LDO 最大可以承受的電壓，同時(shí)系統(tǒng)最低電壓時(shí)應(yīng)能保證 LDO 可以正常工作。

2、輸出電壓范圍

------考慮需要的輸出電壓，ADJ 的外部多兩個(gè)電阻，固定電壓輸出的會(huì)降低整體靜態(tài)功耗。

3、輸出電流（與內(nèi)部限流值相關(guān)）

------考慮需要的輸出電流，最好預(yù)留 1.5 倍的余量，因?yàn)橄到y(tǒng)中的耗電不是平穩(wěn)的，需要知道輸出電流的峰值，輸出電流的大小會(huì)直接影響到 LDO 的封裝的選擇。LDO 規(guī)格書(shū)一般標(biāo)稱的輸出電流，是指其內(nèi)部功率管的最小限流值，并不能認(rèn)為任何輸入輸出電壓下，都可以有輸出同樣電流的能力，因?yàn)?LDO 內(nèi)部一般有過(guò)熱保護(hù)，輸出電流受到 LDO 熱保護(hù)的約束。

潤(rùn)石高精度LDO RS3236

4、最小壓差（與輸出電流值相關(guān)）

------因?yàn)?LDO 之所以能夠穩(wěn)壓，是靠?jī)?nèi)部的主功率管與負(fù)載分壓的，老式的 LDO 主功率管是三極管工藝的，最小壓差大約為 1.5V，也就是說(shuō)輸入電壓減去輸出電壓小于 1.5V 時(shí)，輸出電壓是無(wú)法維持穩(wěn)壓的。現(xiàn)在的的 LDO 一般采用 CMOS 工藝，最小壓差大大降低，通常為數(shù)百毫伏，不過(guò)仍然需要注意，最小壓差跟此刻輸出的電流是息息相關(guān)的，因?yàn)橹鞴β使苡袑?dǎo)通電阻，電流流過(guò)后會(huì)產(chǎn)生壓降，最小壓降與主功率管的面積是相關(guān)的，也決定了 LDO 的成本。一種有效表示最小壓差的方法是，在滿載時(shí)最小壓差是多少，然后歸一化為 XmV/mA。

5、輸出電壓精度

------通常以百分比的形式給出輸出電壓精度，給數(shù)字芯片或者普通的模擬電路供電，3% 以內(nèi)的精度足矣。做 ADC 的參考源時(shí)，需要采用1%精度。需要注意，采用固定電壓輸出的 LDO，其輸出電壓精度較為準(zhǔn)確，而 ADJ 版本的 LDO，外部的反饋電阻會(huì)直接影響輸出電壓精度，高要求時(shí)需要外部的反饋電阻為 1% 甚至 0.1% 精度的。

6、靜態(tài)電流

------靜態(tài)電流是指 LDO 負(fù)載不吸取電流時(shí)，也就是單從 LDO 的 GND 引腳流走的電流大小。一般小于 50uA 為低功耗 LDO，小于 5uA為超低功耗 LDO。靜態(tài)電流會(huì)影響 LDO 的噪聲，瞬態(tài)響應(yīng)等關(guān)鍵參數(shù)。越低功耗的 LDO，其噪聲越大，PSRR、瞬態(tài)響應(yīng)越差。

早期采用三極管工藝做的 78XX 和 1117 系列 LDO，靜態(tài)電流會(huì)隨著輸出電流的增大而明顯增大，因?yàn)槿龢O管本身屬于一個(gè)流控器件。現(xiàn)在采用的 CMOS 工藝，主功率管是 PMOS，屬于壓控器件，輸出電流增大并不會(huì)導(dǎo)致主功率管控制端電流的增大。不過(guò) LDO 內(nèi)部的許多恒流源，誤差放大器帶寬的切換，還有一些保護(hù)電路，會(huì)隨著輸入電壓的高低，吸取的電流會(huì)變化，導(dǎo)致 LDO 的靜態(tài)電流會(huì)隨著輸出電流或者輸入電壓而發(fā)生變化。

上圖是潤(rùn)石RS3236 的靜態(tài)電流，可以看到隨著輸出電流從0mA增加到100mA過(guò)程中，靜態(tài)電流在增加，此時(shí)誤差放大器的帶寬也在增加。

上圖是潤(rùn)石 RS3002 的靜態(tài)電流，可以看到隨著輸出電流從0mA增加到150mA過(guò)程中，靜態(tài)電流僅輕微增加，因?yàn)镽S3002 是超低功耗LDO，誤差放大器的帶寬不能設(shè)計(jì)的很寬。

7、PSRR （電源抑制比）

------電源抑制比是指 LDO 輸入端有交流紋波干擾時(shí)，經(jīng)過(guò) LDO 后，輸出端還殘存多少，一般用 dB 值來(lái)表示。電源抑制比是頻率的函數(shù)，也就是輸入干擾頻率越高，電源抑制比越低，其一般跟 LDO 內(nèi)部的誤差放大器的開(kāi)環(huán)增益，帶寬有很大關(guān)系。在高清攝像頭模組，高清晰音頻，微弱信號(hào)檢測(cè)等應(yīng)用，對(duì)電源抑制比的參數(shù)比較關(guān)注。

LDO 的 PSRR 曲線可以分為三段，低頻段主要受內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源的影響，中頻段主要受內(nèi)部誤差放大器的開(kāi)環(huán)增益曲線影響，在高頻段，PSRR 基本上與 LDO 內(nèi)部主要的器件無(wú)關(guān)了，主要是輸出濾波電容，輸出端的引線電感，還有 LDO 內(nèi)部的等效輸出阻抗在相互作用而表現(xiàn)出具有某個(gè)頻率點(diǎn)諧振的狀態(tài)。輸出電流越大，LDO 的 PSRR 越差。

潤(rùn)石RS3005 實(shí)測(cè)的PSRR 曲線-63dB@1kHz

8、積分噪聲（10Hz-100kHz）

------與運(yùn)放一樣，LDO 內(nèi)部存在 1/f 噪聲和白噪聲，由于 LDO 內(nèi)部誤差放大器的帶寬通常小于 100kHz，因此業(yè)內(nèi)對(duì) LDO 的噪聲描述都是從 10Hz-100kHz 的頻率。靜態(tài)電流越大，LDO 的噪聲越低，LDO 的噪聲主要由兩部分構(gòu)成，內(nèi)部的基準(zhǔn)源和誤差放大器。

所以很多低噪聲的 LDO，第 4 pin 接一個(gè)電容，用于降低內(nèi)部基準(zhǔn)源的噪聲。一般來(lái)說(shuō)，LDO 空載時(shí)，內(nèi)部誤差放大器的帶寬很小，此時(shí)輸出噪聲較低。有負(fù)載接入時(shí)，隨著負(fù)載電流的增大，內(nèi)部誤差放大器的帶寬會(huì)增大，輸出噪聲會(huì)增大許多。

潤(rùn)石高精度LDO RS3236 電路

第 4 pin BP 引腳無(wú)對(duì)地濾波電容

第 4 pin BP 引腳有 10nF 對(duì)地濾波電容

9、瞬態(tài)響應(yīng)

------瞬態(tài)響應(yīng)是指負(fù)載從一個(gè)電流跳到另一個(gè)電流時(shí)，LDO 輸出電壓瞬間變化的幅度，因?yàn)?LDO 內(nèi)部本質(zhì)上是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)，對(duì)于輸出的突然擾動(dòng)，必然存在一個(gè)響應(yīng)的時(shí)間，LDO 的靜態(tài)電流越大，內(nèi)部負(fù)反饋的環(huán)路帶寬可以做的寬一點(diǎn)，則瞬態(tài)響應(yīng)就會(huì)更好，輸出電壓的波動(dòng)更小，因?yàn)榭梢愿斓捻憫?yīng)輸出的變化。

加大輸出濾波電容會(huì)改善 LDO 的瞬態(tài)響應(yīng)，因?yàn)楦蟮妮敵鲭娙菘梢运查g提供充足的電荷給負(fù)載吸取，輸出電壓因此跌落更少。對(duì)于負(fù)載電流快速變化的負(fù)載來(lái)說(shuō)，LDO 的瞬態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，許多 CPU 的核電壓，音視頻編解碼芯片，都屬于負(fù)載電流快速變化的負(fù)載，對(duì)紋波又要求苛刻，因此需要超快響應(yīng)速度的 LDO。

超快瞬態(tài)響應(yīng) LDO，輸出電流以 25kHz 頻率從 50mA 跳到 150mA，輸出電壓波動(dòng)不超過(guò) 10mV

RS3005 實(shí)測(cè)瞬態(tài)響應(yīng)，從 10mA 跳到 50mA，頻率 1kHz，輸出電壓波動(dòng) 17mV

LDO 的結(jié)構(gòu)

LDO的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電路等。基本工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時(shí)，電路開(kāi)始啟動(dòng)，恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時(shí)誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：

Vout=(R1+R2)/R2 ×Vref