什么是低压差线性稳压器(LDO)?如何选型?

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...

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
1.25VARM9,FPGA、DSP等
1.8VSDRAM,DDR RAM等
2.5VMCU,DDR RAM等
3.0VMCU,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
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
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PRSSLDO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。
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