上期我們介紹了開關電源系統中一些常見的元器件，這期我們來學習LDO的選擇與使用技巧

LDO簡介

LDO的全稱是低壓差線性穩壓器（Low Drop-Out Linear Regulator），是一種常用的穩壓器件。它采用線性穩壓技術，可以將高電壓轉換為穩定的低電壓，用于供電各種電子設備和系統。

與傳統的線性穩壓器（例如78XX系列芯片）相比，LDO具有更低的輸出電壓降，即更低的壓差，因此稱為“低壓差”穩壓器。這使得LDO可以在更小的輸入電壓范圍內工作，從而提供更高的效率和更好的穩定性。

以下是LDO的一些特點和優勢：

• 低輸出電壓降：LDO通常具有0.2-0.3V的輸出電壓降，相對于傳統穩壓器較低。這使得LDO可以在更小的輸入電壓范圍內工作，從而提高了效率和穩定性。

• 高精度：LDO具有高精度的輸出電壓穩定性，通常可以達到0.5%或更高的精度。這使得LDO在需要高精度電源的應用中非常有用，如模擬電路、傳感器等。

• 快速響應：LDO可以快速響應負載變化，因此在需要快速響應的應用中非常有用，如CPU、FPGA等。

• 低噪聲：LDO具有低噪聲的特點，通常可以在100mV以下的范圍內工作。這使得它在需要低噪聲電源的應用中非常有用，如音頻、視頻等。

• 簡單設計：LDO的設計相對簡單，通常只需要少量的外部元件就可以實現，因此成本較低。

LDO工作原理

一般的LDO芯片你有三種引腳：Vin（輸入），Vout（輸出），GND/ADJ（GND或者電壓輸出調節端口）。其內部結構原理如圖，分為以下四個部分：

• 電壓輸出：首先LDO會輸出一個固定的電壓。
• 電壓反饋：通過RA和RB對輸出的電壓采樣，作為比較器de輸入。
• 比較：采樣的電壓與基準電壓比較，通過比較器的輸出控制電源。
• 電源控制：通過電源控制流入晶體管B極的電流，從而控制流過Q1的電流。

以上就算LDO的基本工作原理，從中我們可以得到LDO的幾個特點：- Q1的單流發生改變，使得輸出電壓改變，得到我們需要的電壓。

• 存在最小壓降：當LDO處于工作狀態時，晶體管Q1導通，那么在Q1上就一定會有一個壓降，也就是我們說的最小壓降，并且當LDO負載電流增加時，晶體管的壓降也會隨之增加(因為Q1導通的內阻可以說是一定的)。
• 流入LDO的電流 = 負載電流。
• 只能做降壓。
• 容易發熱，效率不高
• 只適合于低功耗場合。

LDO選型

1.效率問題

• 當輸入為12V，輸出為11.5V時，LDO的效率可以達到11.5 / 12 = 95.8%，
• 當輸入為12V，輸出為3.3V時，LDO的效率為 3.3 / 12 = 27.5%,這個時候效率就很低了。
• 我們在電路設計時應該考慮LDO的效率，避免過多的效率損耗。
  

2. LDO電壓降（VDO）

• 壓降（VDO): 輸入與輸出之間能夠維持正常工作的最小壓差。
• 對于穩壓輸出, 輸入必須比輸出高，VIN =VOUT+VDO。
• 不同的LDO芯片，壓降是不同的： LM7805 需要至少 2V 的壓降，LDO – 低壓差器件, 通常<1V (~300mV 比較常見)，VLDO – 極低壓差器件, <100mV，LT3071 只有85mV壓差 @ 5A 輸出。
• 壓差和輸出電流有直接關系，輸出電流越大，壓差也越大。
  

3. 損耗功率與熱問題

• LDO的最大損耗功率（PD） = VDO * IOUT + IQ * Vin (這一項很小，一般可忽略)。
• 結溫（TJ） = TA + PD * QJA ，其中TA為環境溫度，QJA為芯片內部到外界環境之間的熱阻。當結溫大于規格書給的最大結溫(TJMAX)時，芯片就可能會燒毀，而無法正常工作.
• 不同封裝的LDO芯片，QJA是不同的。可以通過選擇QJA較小的芯片，幫助芯片散熱。
• 同時也可以增加散熱片，加快芯片散熱。

在電路設計中，需要控制芯片的溫度，需要結合芯片工作的損耗功率、熱阻、以及外界環境來綜合考慮。

3. 輸入輸出電容的影響

• 適當大小的Cin，可以防止調整器在瞬態突變負載時進入跌落狀態。
• Cout的類型影響穩定性和瞬態響應，如果Cout的值選擇合理，可能會出現穩定性問題。
• 較大的Cout會減少峰值偏移改善瞬態響應。
• 通常來說，在數據手冊里面，都會有明確的標注輸出電容的容值以及類。
• 而用于暫態響應的最佳Cout是不同類型電容的并聯組合。
  

以上就算LDO在選型過程中需要注意的地方，除了這些，還有電源抑制比（PSRR），噪聲、靜態電流（IQ）等參數也需要注意，這里就不做介紹。

LDO并聯問題

你是否有過這樣的疑問：能不能把兩個LDO并聯在一起使用，使能夠輸出的電流加倍呢？這個方法理論上是可行的，但實際電路中卻是不建議這么做。

• 當多個LDO并聯工作時，很難做到每個LDO輸出的電流相同（電流平均），往往會出現一個LDO輸出電流過大，而另一個輸出電流偏小的情況。
• LDO輸出的電壓會存在誤差，也就是說并聯在一起的兩個LDO輸出的電壓也會有大有小，輸出電壓大的，輸出的電流也會更大。承受的壓力也就會更大（比理論值要大），長期工作的話就更容易燒壞，當有一個LDO燒毀時，所有的電流就需要另一個LDO提供，這樣子，另一個LDO也會無法承受太大的電流燒毀。

那么有沒有能夠并聯使用的LDO呢，答案是肯定的，這就是LDO未來需要發展的趨勢。

LDO的新發展

• 左邊的是傳統的LDO內部工作原理，右邊是未來LDO的內部框架
• 新發展趨勢的內部原理相對于傳統的LDO，取消了電壓反饋的部分，而是采用了電流源與電阻的形式控制輸出電壓。極大的改善了電壓調節能力和瞬態響應效果。
• 使得輸出電壓降到0成為了可能，
• 在并聯時只需要講LDO的基準電壓輸入接到一起，在方便使用的同時，提供更大的電流。
  
  

以上就算本期的所有內容，如有不對，希望大家指出來，我們一進步！！！