在便攜式通信中，低壓差線性穩壓器（LDO）為RF電路產生電源電壓;為頻率合成器和壓控振蕩器（VCO）供電時，這些電壓必須特別干凈。為穩壓器供電的電源通常包括疊加在直流上的寬帶交流紋波。預計LDO會抑制這些偽影。本文介紹了三種提高LDO電源抑制比（PSRR）的方法。

用于電池應用的集成線性穩壓器的設計充滿了艱難的折衷方案。設計必須提供低工作電流以延長電池壽命，同時在有時嘈雜的環境中提供清潔、穩壓良好的電源。本應用筆記介紹了在保持低工作電流的同時改善交流偽影抑制的技術。

挑戰

小于 250μA 的穩壓器工作電流限制了可用增益帶寬，使得噪聲、穩壓和電源抑制等規格難以實現。在便攜式通信中，低壓差線性穩壓器（LDO）為RF電路產生電源電壓，在為頻率合成器和壓控振蕩器（VCO）供電時，電源電壓必須特別干凈。為穩壓器供電的電源通常包括疊加在直流上的寬帶交流紋波。預計LDO會抑制這些偽影。當LDO由開關穩壓器供電時，它必須能夠應對超過300kHz的開關頻率。設計人員期望在不增加LDO靜態電流的情況下實現這些功能。

線路調節

LDO數據手冊中有兩個規格，涉及LDO抑制輸入電源上各種形式噪聲的能力。它們是線路調節和電源抑制比（PSRR）。

線路調整率測量LDO忽略輸入電壓變化的能力。數學

實際上，線路調節是指穩壓器輸出電壓的%/V外.當同一穩壓器具有多種輸出電壓調整選項時，這尤其有用。

線路調整率是一種穩態直流測量，是零頻率下穩壓器開環電流增益的量度。

電源抑制比

該規格是衡量穩壓器在標稱輸入直流電壓上抑制交流信號的能力的指標。

PSRR在低頻時達到最大值，并開始下降到1kHz至10kHz以上，具體取決于穩壓器設計。圖1所示為MAX8867 150mA低噪聲LDO的PSRR典型特性，圖2所示為MAX1792 500mA LDO的PSRR特性。

圖1.MAX8867 PSRR特性

圖2.MAX1792 PSRR特性

修改穩壓器基本抑制響應的唯一方法是在穩壓器的輸入端添加一個外部網絡。

外部網絡

有三種方法可供選擇：

一個或多個外部RC濾波器級聯。額外的衰減增加了穩壓器的固有特性。串聯電阻必須保持較低水平，以最大限度地降低 IR 損耗，從而減小穩壓器裕量。這種限制要求大容量電容器與1Ω至10Ω電阻結合使用。如果負載電流非常低（小于20mA），則RC濾波器是有用的。或者，如果有足夠的電壓裕量和散熱空間，那么RC濾波器也可以用于較大的負載電流。串聯電阻的上限由穩壓器的穩定性決定。設計人員假設輸入電源的源阻抗較低。大于200Ω的系列R正在進入危險區域。

單個RC的低通濾波器傳輸特性為：

其衰減特性為-20dB/十倍頻程，轉折頻率f = （2π × RC）-1.極限衰減由所選電容器的 ESR 給出并受其限制（R紅沉降率）。

具有等值Rs和Cs的二階級聯低通濾波器的傳遞特性為：

從轉角頻率 f = （40π × RC） 開始，衰減特性為 -2dB/十倍頻程-1.極限衰減是單階網絡的兩倍，假設 R紅沉降率《《·

單個RC和級聯RC濾波器的典型值范圍分別為R = 1Ω至10Ω和C = 100μF至10μF。選擇網絡-3dB頻率，使其與穩壓器PSRR特性的頻率一致。

圖3a顯示了單階RC網絡，圖3b顯示了級聯二階RC網絡，兩者都保護線性穩壓器。

圖 3b.二階級聯RC紋波濾波器。

LC濾波器。使用這種類型的濾波器的問題在于網絡輸出（穩壓器的輸入）缺乏固有阻尼。網絡的源阻抗很低。然而，穩壓器的V在端子呈現一個用小電容器分流的高阻抗。（當穩壓器在恒定負載下遠離壓差工作時，其輸入電流不會變化到一階，當V在是多種多樣的。在穩壓器輸入端對LC網絡進行嚴重阻尼，而分流阻尼電阻器中不可能產生明顯的直流損耗。例如，串聯 10μH 電感器與并聯 100μF 電容器相結合，周轉頻率為 5kHz。這種組合要求在網絡輸出（穩壓器輸入）和地之間有一個0.32Ω的關鍵阻尼電阻。圖 4a 說明了該問題。

圖 4a. 各種阻尼比的 LC 濾波器幅度特性。

圖4b顯示了阻尼電阻及其與噪聲輸入電源源電阻的關系。

圖 4b.說明阻尼電阻的位置。

一個額外的線性穩壓器。這種方法占用的PCB面積很小（例如，兩個SOT23-5封裝），并且需要比其他方法最少的設計時間。串聯使用兩個線性穩壓器可在任何給定頻率下使PSRR加倍（假設具有相同的穩壓器）。這種方法的“代價”是壓差加倍，并且需要額外的電容器。一個好的設計選擇是共享每個穩壓器的壓降。兩個MAX8867穩壓器串聯在80kHz時提供至少100dB的PSRR，整個組件需要1個5μF陶瓷電容，輸入、輸出和中間位置各一個。圖《》顯示了以這種方式級聯的兩個線性穩壓器。

圖5.用于輸入紋波隔離的串聯 LDO 級聯。

MAX8875 （LDO1）后接MAX8867 （LDO2）提供低噪聲輸出和70kHz時100dB的PSRR。所有電容器均為 1μF。

高輸出電流穩壓器保護

前面的示例和技術側重于低電流、單封裝LDO。可以將RC濾波器添加到高輸出電流LDO中，以產生出色的結果，而幾乎沒有額外的IR壓降。對于這種高電流LDO，熱約束將串聯功率晶體管置于主控制IC之外。控制IC的電源是主電流路徑的一小部分。因此，控制IC的電源是添加RC紋波濾波的理想場所。

結論

添加到線性穩壓器輸入端的外部網絡可改善LDO的固有PSRR，特別是在高頻下，其中低靜態電流會損害LDO的高頻PSRR。

在所討論的方法中，附加LDO是最通用的，在給定的小區域內封裝了更多的衰減，并且需要最少的設計時間。

對于只需要適度保護的低電流應用，RC濾波器方法具有成本競爭力，但在元件選擇時需要仔細權衡。

對于大電流LDO控制器，在控制器輸入電源上增加一個電阻可以非常有效地增強整個電路的PSRR。

審核編輯：郭婷