LDO、開關(guān)穩(wěn)壓器得到一些應(yīng)得的基本面的關(guān)注

有時(shí)我覺得 IC 供應(yīng)商在電源穩(wěn)壓器 IC(無論是低壓差 (LDO) 還是切換器)中封裝了驚人的良好性能和有用功能方面所取得的成功對(duì)他們不利。

為什么?由于做得如此出色，這些關(guān)鍵組件通常沒有得到應(yīng)有的關(guān)注、考慮或尊重。畢竟，如果沒有這些穩(wěn)壓器，大多數(shù)設(shè)計(jì)都會(huì)陷入困境，試圖在具有錯(cuò)誤本地特性(標(biāo)稱電壓、噪聲、精度、配置等)的電源軌上正常工作，即使板上有足夠的大功率可用.

反過來，用戶對(duì)這些穩(wěn)壓器 IC 的感受也很復(fù)雜。一方面，有這么多可用的，他們認(rèn)為他們可以通過像爆米花一樣放入爆米花來解決他們的供應(yīng)分配/交付問題，根據(jù)需要：關(guān)注結(jié)束，問題解決。另一方面，他們也可能會(huì)被大量可供選擇的穩(wěn)壓器所淹沒，無論是線性版本還是開關(guān)版本。為什么供應(yīng)商必須提供如此多的產(chǎn)品，以至于您無法決定哪個(gè)是“正確”或“最佳”的應(yīng)用程序?誰有時(shí)間瀏覽任何一個(gè)供應(yīng)商的所有可用產(chǎn)品，更不用說多個(gè)可靠的供應(yīng)商了?

LDO(Low Dropout Regulator) 低壓差穩(wěn)壓器在電源設(shè)計(jì)中用途十分廣泛。相比于DCDC穩(wěn)壓器，LDO具有噪聲小，芯片尺寸小，外圍器件少且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);也存在輸入輸出電壓壓差大時(shí)導(dǎo)致效率低且發(fā)熱量大，只能降壓使用等缺點(diǎn)。本篇文章重點(diǎn)介紹LDO相關(guān)術(shù)語以及一些基本概念。

LDO穩(wěn)壓器是一種半導(dǎo)體穩(wěn)壓器，在所需輸出電壓不同于輸入電壓時(shí)使用。

例如，假設(shè)輸入電壓為5V，所需輸出電壓為3V。這種情況下，LDO穩(wěn)壓器是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的電源穩(wěn)壓解決方案。

輸入輸出電壓差小的穩(wěn)壓器稱為LDO穩(wěn)壓器。LDO代表低壓差;LDO穩(wěn)壓器是一種輸入輸出電壓低壓差的線性穩(wěn)壓器。

傳統(tǒng)上，電源電路或穩(wěn)壓器IC(如PMICs*1)通常用在電路板上為每塊電路或IC提供所需電壓。然后，電源電路和穩(wěn)壓器IC為每個(gè)電路供電。不過，電路板長布線產(chǎn)生的電阻會(huì)造成顯著壓降，而電路板平行布線之間的串?dāng)_往往會(huì)影響噪聲敏感器件的工作。為解決這些問題，通常采用負(fù)載點(diǎn)(POL)穩(wěn)壓器IC在局部形成每塊電路或IC所需的電壓。

線性穩(wěn)壓器輸出只能低于輸入電壓(“降壓”)。因?yàn)榇嬖诰窒扌?，所以需要增加額外的電池來提高基本 DC 供電電壓，才能確保電壓超過 LDO 需要的輸入電壓。每個(gè)穩(wěn)壓器需使用五個(gè)標(biāo)稱電壓為 1 至 1.5 伏的電池，每個(gè)電池需要在其整個(gè)放電周期內(nèi)確?？煽康?5 伏輸出電壓。而額外增加電池的成本很快會(huì)超出使用較少電池即可運(yùn)行的開關(guān)穩(wěn)壓器成本。此外，額外的電池還占據(jù)了寶貴的空間。

另外還有一個(gè)問題，如果產(chǎn)品中的元器件需要高于所有其他元器件的電壓，線性穩(wěn)壓器無法實(shí)現(xiàn)升壓輸出。還有類似的問題，在某些模擬電路需要負(fù)電壓的情況下，由于線性穩(wěn)壓器無法逆轉(zhuǎn)正電源，因而無法使用。

線性穩(wěn)壓器的效率不如開關(guān)器件，因此其電池的壽命不如開關(guān)穩(wěn)壓器長久。更糟糕的是，如果電池仍有一些電量，但合成后的輸出電壓低于芯片需要的最低電壓，將無法使用剩余電量。

對(duì)于希望在特定應(yīng)用中選擇使用 LDO 以便充分利用線性穩(wěn)壓器優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)工程師來說，很可能會(huì)在市場(chǎng)上紛繁蕪雜的選擇面前不知所措。雖然外觀簡(jiǎn)潔，但一般的 LDO 規(guī)格書除基本的規(guī)格表通常還有二十、三十甚至更多性能圖。這些圖展現(xiàn)了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能以及在不同工作場(chǎng)景和條件下的功能。

在針對(duì)便攜式應(yīng)用的 LDO 器件中，有許多器件適合于寬輸入和輸出電壓范圍。一些具有固定輸出電壓、一些具有用戶可調(diào)節(jié)輸出電壓、一些可以提供負(fù)輸出軌。一些 LDO 較為通用并具有備用電源，而其他一些 LDO 針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ｉT優(yōu)化了一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。以下幾個(gè)示例展示了市面上 LDO 的多樣性。