定义:
LDO(low dropout regulator),即低压差线性稳压器,这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5V转3.3V,输入与输出之间的压差只有1.7v,显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况,芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。
低压差:是指输入电压-输出电压的值比较低。
线性:是指处于线性工作状态
稳压器:是指在正常的VIN范围内,输出VOUT都稳定在一个固定值,这个固定值就是我们想要的电压值。
工作条件:
Vin >= Vdrop + Vout
且一般需要两个外接电容:Cin、Cout,一般采用钽电容或MLCC
应用:
1、在以电池作为电源的系统中,应当选择压差尽量低的LDO,这样可以使电池更长时间为系统供电,比如NCP600,NCP629等等。
2、在一些低功耗应用中,应当尽量选择Iq小的LDO
3、在射频、音频、ADC转换等应用系统中,PSRR(电源纹波抑制比)是一个很重要的参数,其体现了LDO的抗噪能力,PSRR值越高LDO输出纹波越低。
不同电压输出级别的应用领域
电压输出级别 | 应用领域 |
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1.25V | ARM9,FPGA、DSP等 |
1.8V | SDRAM,DDR RAM等 |
2.5V | MCU,DDR RAM等 |
3.0V | MCU,Nor Flash,Nand Flash,其他各种接口器件等 |
LDO特性及应用方向
特性 | 应用方向 |
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超低纹波,高精度 | 数据采集 |
低压差 | 电池供电 |
低静态电流 | 低功耗场合,如手持仪表 |
电压监控 | 嵌入系统电源管理 |
复位控制 | 工业控制 |
多通道输出 | 需要多路供电的嵌入式系统 |
LDO常见参数和功能解释
参数和功能名称 | 解释 |
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输入电压范围 | LDO的输入电压范围决定了最低的可用输入电源电压。指标可能提供宽的输入电压范围,最小的输入电压VIN必须大于VOUT+VDO。需要注意,这与器件Datasheet中所给出的输入电压最小值无关。 |
压差 | LDO的输入电压和输出电压的差值就是LDO的压差。在一定的负载电流下,LDO以最小的输入电压维持正常的输出电压,此时输入电压与输出电压的差称为最小压差。LDO在不同的负载电流下有着不同的最小压差。 |
静态电流 | 英文Quiescent Current,输出电流为0时的输入电流,即VOUT空载时输入电流。 |
地电流 | 英文Ground Current,指的是输入电流和输出电流的差值。指的是LDO正常工作状态,在特定的负载下,LDO自身消耗的电流。当输出电流为0时,该电流又称静态电流。 |
待机电流 | 待机电流:把LDO的使能端关闭后的流过输入端的电流。对于使用电池的情况下,小待机电流可以最大化电池的使用时间 静态电流:指没有信号输入时的电流;对于LDO来说是指打开使能端后,但没接负载时流过输入端的电流。 |
电源纹波抑制比PRSS | LDO的输入源往往许多干扰信号存在在很多场合下。表示LDO对输入端上的噪声的抑制能力。LDO是接在DC-DC电路的后面的,其主要目的就是为了抑制噪声,PSRR值越高LDO输出纹波越低 PSRR=20lg[(Vin-Vripple)/( Vout-Vripple)] |
噪声 | 不同于PSRR,噪声是指LDO自身产生的噪声信号,低噪声的LDO稳压芯片可以很好的降低LDO产生的额外噪声,输出的电压更纯净,噪声一般计算出的值是有效值(rms),也可以用peak to peak来分析。LDO的内部带隙电压参考是噪声源。在比较数据手册指标时,给定的带宽和工作条件是重要的考虑因素。 |
最小输入和输出电容 | "最小输入和输出电容应大于在各种工作条件(尤其是工作电压和温度)下的规定值。在器件选型时必须考虑应用中的各种工作条件,确保满足最小的电容规格。推荐使用X7R和X5R型电容。Y5V和Z5U电容不推荐在任何LDO电路中使用。 在靠近LDO的输入输出端接电容,为了获得更好的瞬态响应可以适当增大输入输出电容容值。 为了降低输出噪声提高PSRR,在LDO的BYP引脚处接入合适的旁路电容。" |
使能脚 | LDO使能信号以正和负逻辑的形式提供,用于关闭和启动LDO。 |
PG脚 | PG是新一代LDO,具各输出状态自检、延迟安全供电功能。P.G信号即电源中的Power Good信号,又称“电源好或电源稳定”信号,在ATX电源中,该信号称PW-OK信号。 |
软启动 | 可编程软启动有助于减小启动时的浪涌电流和提供上电顺序。带软启动的LDO可以有效的控制电流,使输出较平缓的上升。 |
故障标记输出功能 | 当输出电压(或输入电压)低于规定阈值电压时,LDO能输出故障标记信号。微处理器在接收到此信号后,可及时完成数据存储等项工作。 |
跟踪能力 | 某些多路输出式LDO需要具有跟踪能力,其中一路或几路辅助输出电压能自动跟踪主输出电压的变化,并及时调整自己的输出电压值,以减小各路输出之间的相对变化量。 |
排序 | 所谓排序,就是在多个稳压电源构成的电源系统中,使每个稳压电源的输出都能按照规定的顺序接通或关断。 |
反向电流保护 | 采用PMOS传输管的典型LDO在VIN和VOUT之间有一个本征体二极管。当VIN大于VOUT时,这个二极管将处于反偏状态。如果VOUT大于VIN,这个本征二极管将变成前向偏置,产生从VOUT到VIN的电流,进而造成破坏性的功耗。一些LDO,如ADP1740/ADP1741,有额外的电路防止从VOUT到VIN的反向电流流动。反向电流保护电路检测到VOUT超过VIN时,将反转本征二极管连接的方向,使二极管仍处于反偏状态 |
反接保护 | 输入电压反极性保护功能用来防止当输入电压极性接反时损坏LDO。 |
负载突降 | 瞬变电压保护功能,将LDO用于汽车电子设备时,需要对负载的瞬态变化(如突然卸载)进行保护。一旦输出端出现瞬变电压,立即将输出关断。等瞬变电压过去之后,又迅速恢复正常工作。 |
欠压锁定 | 欠压闭锁(UVLO)可以确保只有在系统输入电压高于规定阈值时才向负载输出电压。UVLO很重要,因为它只在输入电压达到或超过器件稳定工作要求的电压时才让LDO器件上电。 |