LDO稳压芯片-内部框图及选型参数
时间：2023-01-03 01:00:00
在电子设计中，我们经常需要使用不同的直流电压来供电不同的设备，其中最常用的是通过LDO由于成本低、性能好、使用简单，稳压芯片可以获得不同的直流电压输出LDO稳压芯片用的越来越多，几乎每个电子产品都有。它很容易使用，因为在普通设计中，只需要添加适当的输入电压和几个滤波电容器来获得所需的输出电压，非常简单，但也因为这个看似简单的使用，让许多技术水平不均匀的工程师不结合自己的具体设计，直接复制别人的设计或找到芯片制造商推荐的应用图，不注意设备的工作原理和性能特点，虽然输出电压也可以得到，工作正常，但设计隐患很多，随时都会出现问题。今天，让我们摆正心态，重新全面认识LDO稳压芯片。
LDO稳压芯片定义？
LDO即low dropout regulator，是一种低压差、线性、稳压器。
低压差：输入输出压降相对较低，如输入3.3V，输出可达3.2V。
“线性”：LDO内部的MOS这句话很重要，理解透彻也很重要。
说明了稳压器LDO用于稳压电源。
7805、1117系列是常用的LDO稳压芯片实际上是7805芯片dropout当然，117系列不需要大电压。dropout电压也小不到哪去，但因其成本低、性能够用，还是很受大家欢迎的。目前低压差小于2000mV，非常适合低压产品的设计。这里要强调的是LDO不同于稳压芯片DC-DC稳压芯片，DC-DC稳压芯片侧重于内部直流输入交流处理，工作模式和LDO稳压芯片完全不同，类似于开关电源。
LDO输出为什么稳定？
我们都知道LDO稳压芯片设置电路后，输出是我们想要的值，并且稳定不变。你有没有想过为什么输出电压稳定？这仍然是一个典型的例子LDO分析原理框图。
LDO典型的内部原理框图
从上图可以看出LDO芯片，内部是一个P-MOS管 一个运放 2个电阻 一个参考电压源。
因此LDO核心架构：P-MOS 运放 参考电压源，通过芯片内设置的电阻进行调整P-MOS获得芯片的输出电压。输出电压通过反馈电阻分压FB引脚，当输出电压高于设定值时，内部电路会改变驱动电压，增加管道的导电压降，从而降低输出电压。当输出电压低于设定值时，内部电路会改变驱动电压，降低管道导压，从而提高输出电压，形成完美的闭环负反馈电路，确保输出电压在带负载工作时相对稳定在一定值或范围内。
LDO稳压芯片的重要性能参数
PSRR(电源电压抑制比)
PSRR是许多LDO该参数可能不在稳压芯片数据手册中列出。它规定了一定的频率AC从输入到元件LDO输出的衰减程度，通俗的讲，是指LDO输出抑制输入纹波噪声，这也是很多场合DC/DC后级再加一个LDO的原因（特别是后面接模拟传感器或者ADC/DAC时）。高PSRR的LDO抑制输出纹波的效果仍然很明显。下图是某装置制造商给出的PSRR特征图。如何判断LDO的PSRR参数够吗？举个简单的例子，假设LDO前面的DC/DC开关频率为100khz，通过该装置获得PSRR了解特征图，100khz处的PSRR是50dB，假设前端DC/DC 纹波大小100mv，那LDO之后的纹波=100mv/10(50/20)=0.3mv，可见高PSRR特性的LDO稳压芯片有多重要。
某LDO芯片PSRR特征图
Noise(噪声性能)
不同于PSRR，噪声是指LDO噪声信号、低噪声LDO稳压芯片可以很好地减少LDO产生的额外噪声使输出电压更加纯净噪声计算的值一般是有效值(rms)，也可以用peak to peak 来分析。
某LDO芯片噪声特征图
Low Dropout Voltage（低压降）
上面也提到了这个参数，设计电路需要6v转5v需要保持时间Low Dropout Voltage参数<1 v。性能突出的LDO一般压降很低，Vdropout可以做到<200mV。
Transient response(动态性能)
在某些应用程序中，负载变化剧烈，此时参数非常重要。除了增加输出电容器以确保动态性能外，还尝试选择动态性能良好的LDO芯片。
某LDO芯片动态性能工作图
Thermal(温度性能)
大家都知道LDO工作效率相对DC-DC稳压芯片很低，如何验证？LDO是否合适？首先计算功耗Pd=（Vin-Vout）Iout ，其次，计算温升，一般芯片手册将说明温度性能和温升的计算公式，总之，不是因为LDO芯片带在指定的工作温度范围内燃烧。这里强调的是不同的包装，它LDO芯片的温度性能不同。
IQ(即静态电流)
一般电池供电场合对静态电流要求较高，一般LDO芯片静态电流的大小与芯片的其他性能成反关系，如低噪声、高电源电压抑制比、良好的动态性能LDO静态电流较大。IQ的LDO做得好，<100nA。
怎么样？一个看似简单的人LDO稳压芯片没想到会有这么多性能指标要考虑。在精致的设计中，每个组件的选择、位置、值和型号都是重要和必要的。它们都是科学的，不能随意更换。参考原文：《LDO稳压芯片，一个容易被忽视的重要设备
