易被忽略的穩(wěn)壓芯片，LDO穩(wěn)壓芯片講解

穩(wěn)壓芯片體積雖小，但在電子器件中卻發(fā)揮著重要作用。對(duì)于常用的穩(wěn)壓芯片，大家均有所了解，但有一款穩(wěn)壓芯片卻常被大家忽略。為保證大家盡可能全面掌握穩(wěn)壓芯片，本文將對(duì)這款易被忽略的LDO穩(wěn)壓芯片予以講解，主要內(nèi)容如下。

在電子設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常需要用到不同的直流電壓給不同器件供電，其中用的最多的就是通過LDO穩(wěn)壓芯片來實(shí)現(xiàn)得到不同的直流電壓輸出，因?yàn)槌杀镜?、性能好，且使用起來也很簡單，讓LDO穩(wěn)壓芯片用的也越來越多，幾乎每款電子產(chǎn)品里都有其身影。說它好用，是因?yàn)樵谄胀ㄔO(shè)計(jì)里，只需要加入合適的輸入電壓，和幾個(gè)濾波電容即可得到想要的輸出電壓，非常簡單，然而也正因?yàn)檫@看似簡單的用法，讓很多技術(shù)水平參差不齊的工程師不結(jié)合自己的具體設(shè)計(jì)情況，直接依葫蘆畫瓢照搬別人的設(shè)計(jì)或隨便找個(gè)芯片廠家推薦的應(yīng)用圖來用，不重視器件工作原理和性能特征，雖然輸出電壓也能得到，也能正常工作，但里面有很多設(shè)計(jì)隱患，隨時(shí)會(huì)出問題。今天讓我們擺正心態(tài)，重新全面認(rèn)識(shí)下LDO穩(wěn)壓芯片。

LDO穩(wěn)壓芯片定義?

LDO即low dropout regulator，是一種低壓差、線性、穩(wěn)壓器。

“低壓差”：輸入輸出壓降比較低，例如輸入3.3V，輸出可以達(dá)到3.2V。

“線性”：LDO內(nèi)部的MOS管工作在線性電阻區(qū)間，這句話很重要，理解透也很重要。

“穩(wěn)壓器”說明了LDO的用途是用來給電源穩(wěn)壓。

我們常用的7805、1117系列等都是常用的LDO穩(wěn)壓芯片，其實(shí)7805這種芯片dropout電壓大的不要不要的，當(dāng)然1117系列dropout電壓也小不到哪去，但因其成本低、性能夠用，還是很受大家歡迎的。目前低壓差做的好的能做到小于200mV，非常適合低電壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)里。這里要強(qiáng)調(diào)的是LDO穩(wěn)壓芯片有別于DC-DC穩(wěn)壓芯片，DC-DC穩(wěn)壓芯片偏重于將內(nèi)部直流輸入交流化處理，工作方式和LDO穩(wěn)壓芯片完全不同，類似開關(guān)電源性質(zhì)。

LDO輸出為什么穩(wěn)定?

我們都知道LDO穩(wěn)壓芯片搭好電路后輸出就是我們想要的值且穩(wěn)定不變，那么大家想過沒，為什么輸出電壓穩(wěn)定?這里還是通過一個(gè)典型得LDO原理框圖來分析。

LDO典型內(nèi)部原理框圖

上圖中看出了LDO芯片，內(nèi)部為一個(gè)P-MOS管+一個(gè)運(yùn)放+2個(gè)電阻+1個(gè)參考電壓源。

因此LDO核心架構(gòu)：P-MOS+運(yùn)放+參考電壓源，通過芯片內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置好的電阻來達(dá)到調(diào)節(jié)P-MOS的輸出，而得到該芯片的輸出電壓。輸出電壓經(jīng)過反饋電阻分壓到FB引腳，當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定值時(shí)，內(nèi)部回路會(huì)改變驅(qū)動(dòng)電壓，使得管子的導(dǎo)通壓降增大，從而降低輸出電壓。當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，內(nèi)部回路會(huì)改變驅(qū)動(dòng)電壓，使得管子導(dǎo)通壓降減小，從而提高輸出電壓，形成一個(gè)完美的閉環(huán)負(fù)反饋回路，確保輸出電壓在帶負(fù)載工作時(shí)相對(duì)穩(wěn)定在某一個(gè)值或范圍內(nèi)。

LDO穩(wěn)壓芯片重要性能參數(shù)

PSRR(電源電壓抑制比)

PSRR是許多LDO穩(wěn)壓芯片數(shù)據(jù)手冊中的公共技術(shù)要求，有些手冊里可能未列出該參數(shù)。它規(guī)定了某個(gè)頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度，通俗的講，是指LDO輸出對(duì)輸入紋波噪聲的抑制作用，這也是很多場合在DC/DC后級(jí)另加一顆LDO的原因(特別是后面接模擬傳感器或者ADC/DAC時(shí))。高PSRR的LDO對(duì)輸出紋波的抑制效果還是很明顯的。下圖是某器件廠家給的PSRR特征圖。如何判斷LDO的PSRR參數(shù)是否足夠呢，舉個(gè)簡單的例子，假設(shè)LDO前面的DC/DC的開關(guān)頻率是100khz，通過該器件得PSRR特征圖得知，100khz處的PSRR是50dB，假設(shè)前端DC/DC 紋波大小100mv，那LDO之后的紋波=100mv/10(50/20)=0.3mv，可見高PSRR特性的LDO穩(wěn)壓芯片是多么重要。

某LDO芯片PSRR特征圖

Noise(噪聲性能)

不同于PSRR，噪聲是指LDO自身產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，低噪聲的LDO穩(wěn)壓芯片可以很好的降低LDO產(chǎn)生的額外噪聲，輸出的電壓更純凈，噪聲一般計(jì)算出的值是有效值(rms)，也可以用peak to peak 來分析。

某LDO芯片噪聲特征圖

Low Dropout Voltage(低壓降)

上面開始也提到了這個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)電路比如需要6v轉(zhuǎn)5v時(shí)，需要保持Low Dropout Voltage參數(shù)<1 v。性能突出的LDO一般壓降都很低，Vdropout可以做到<200mV。

Transient response(動(dòng)態(tài)性能)

一些應(yīng)用場合，負(fù)載變化劇烈，那么這時(shí)候這個(gè)參數(shù)就非常重要了，除了通過增加輸出電容來確保動(dòng)態(tài)性能外，也盡量選用動(dòng)態(tài)性能好的LDO芯片。

某LDO芯片動(dòng)態(tài)性能工作圖

Thermal(溫度性能)

大家都知道LDO工作效率相對(duì)DC-DC穩(wěn)壓芯片而言很低，那怎么去校驗(yàn)一個(gè)LDO是否合適呢?首先計(jì)算功耗Pd=(Vin-Vout)Iout ，其次計(jì)算溫升，一般芯片手冊里會(huì)說明溫度性能與溫升的計(jì)算公式，總之一句話，不能因?yàn)長DO芯片帶負(fù)載工作時(shí)在指定的工作溫度范圍內(nèi)燒壞了。這里要強(qiáng)調(diào)的是不同的封裝，其LDO芯片的溫度性能是不一樣的。

IQ(即靜態(tài)電流)

一般電池供電的場合對(duì)靜態(tài)電流會(huì)有比較高的要求，一般LDO芯片的靜態(tài)電流的大小與芯片的其他性能成反關(guān)系，如低噪聲，高電源電壓抑制比，動(dòng)態(tài)性能好的LDO靜態(tài)電流都偏大一些。低IQ的LDO做的好的話，<100nA。

怎樣?一個(gè)看似簡單的LDO穩(wěn)壓芯片沒想到會(huì)有這么多性能指標(biāo)要考慮吧，在好的設(shè)計(jì)精湛的設(shè)計(jì)里，每一個(gè)元器件的選用，所處位置，值為多少，什么型號(hào)，那都是重要而必要的，都有其科學(xué)性，不可隨意替換。

以上便是此次小編帶來的”穩(wěn)壓芯片”的相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)LDO穩(wěn)壓芯片具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!