低壓差穩(wěn)壓器的工作原理是什么？如何進(jìn)行選擇？

低壓差穩(wěn)壓器英文簡稱LDO，它是一種具有成本效益且簡單的穩(wěn)壓器，主要功能是從高輸入電壓中獲得穩(wěn)定的o/p電壓。低壓差穩(wěn)壓器的主要特點(diǎn)是，只要提供穩(wěn)定的o/p電壓，它就能在其兩端產(chǎn)生極低的電壓降。因此，這允許穩(wěn)壓器在電池輸入電壓接近必要的穩(wěn)壓o/p電壓的情況下用于功率關(guān)鍵電池的應(yīng)用。

低壓差穩(wěn)壓器使用可變輸入來提供穩(wěn)定、持續(xù)受控、低噪聲的 DC o/p電壓，也就是說，低壓差穩(wěn)壓器是一個線性穩(wěn)壓器，在輸入和輸出之間包含一個小的壓降，即使在o/p電壓非常接近 i/p電壓時也能正常工作，不像線性穩(wěn)壓器需要巨大的壓降在輸入和輸出之間正常運(yùn)行。與線性型等其他電壓調(diào)節(jié)器相比，該電壓調(diào)節(jié)器沒有開關(guān)噪聲且器件尺寸更小。

低壓差穩(wěn)壓器原理上與一般線性穩(wěn)壓器基本相同，區(qū)別在于低壓差穩(wěn)壓器輸出端的功率由NPN晶體管共集極架構(gòu)改為PNP集電極開路架構(gòu)，這樣只要利用對地的電壓差就能讓晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因此輸入端只需高出輸出端多于功率晶體管的飽和電壓，穩(wěn)壓器就能穩(wěn)定輸出電壓。

LDO內(nèi)部電路一般包括：基準(zhǔn)電壓、分壓取樣電路、誤差放大電路、調(diào)整電路四個模塊。當(dāng)輸出電壓由于負(fù)載的變化而導(dǎo)致電壓變小時，采樣電路通過取樣電路，誤差放大器(運(yùn)算放大器就可以實(shí)現(xiàn))負(fù)向端測得VF變小，而誤差放大器的正向端測得基準(zhǔn)電壓源不變。誤差放大器檢測到兩者之間的電壓差，輸出就一個正向差值電壓，就會使流過三極管的電流增大，從而使負(fù)載端的電壓升高，達(dá)到了調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。這是最基礎(chǔ)的模型，最理想的情況。但實(shí)際做好一款穩(wěn)壓芯片還是要考慮很多東西的。

低壓差穩(wěn)壓器的主要包括以下幾個組成部分。

參考電壓;在任何穩(wěn)壓器中，電壓基準(zhǔn)都是初始點(diǎn)，因?yàn)樗挥诓罘址糯笃鞯墓ぷ鞫?。通常，可以使用帶隙類電壓基?zhǔn)，因?yàn)樗试S在低壓電源下工作。

差分放大器/誤差放大器;誤差放大器設(shè)計的主要要求是它應(yīng)該消耗盡可能小的電流。放大器的輸出電阻必須盡可能低，因?yàn)閭鬏斁w管的柵極電容會很大。通過分壓器網(wǎng)絡(luò)平衡下來的o/p電壓是誤差放大器的一個輸入，而另一個輸入可以是參考電壓。因此，經(jīng)過對比，該放大器可以調(diào)節(jié)傳輸元件的電阻。

反饋;電阻電壓的分壓器反饋對于縮小o/p電壓是可靠的，它允許使用差分放大器通過參考電壓對其進(jìn)行評估。

通過元素;在低壓差穩(wěn)壓器中，傳輸元件負(fù)責(zé)將電流從輸入傳輸?shù)截?fù)載，并通過反饋環(huán)路內(nèi)的差分放大器驅(qū)動。通常，MOSFET用作傳輸元件。

輸出電容;在LDO中，這是一個必不可少的組件，因?yàn)樗_保在整個負(fù)載瞬態(tài)期間電流可以立即流向負(fù)載，直到差分放大器準(zhǔn)備就緒。電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 非常重要，因?yàn)樗鼤柚闺娏鲝碾娙萜髁飨蜇?fù)載。所以對于等效串聯(lián)電阻范圍為10mΩ – 300mΩ的電容器 (1μF)，可行的電容器類型是陶瓷電容器、聚合物電解電容器和低ESR鉭電容器。

LDO選型要點(diǎn)：

輸入電壓范圍：我們使用LDO一般都用于降壓并保持電源輸出的穩(wěn)定性，因此輸入電壓及輸入源需要首要確定。輸入電壓范圍最好留夠裕量，比如如果輸入電壓為5V，那么我們選用的LDO的輸入電壓范圍最好最大可達(dá)6V，這樣不容易燒芯片，指標(biāo)富裕度更高，產(chǎn)品生命周期更長。還有如果輸入是電池供電，那我們盡量要選擇更寬壓范圍輸入的LDO，比如同一組5V電池供電我們分別使用范圍為2.4V-6V輸入的1號LDO和3V-6V輸入的2號LDO，那么當(dāng)電池放電到3V以下，那么2號LDO就工作不了了，負(fù)載就停了;而1號LDO還可以繼續(xù)工作，它的使用時間就可以更長。還有就是電池供電的話那么盡量選更小靜態(tài)電流的LDO。

輸出電壓：同上一樣，LDO是用于用于降壓并保持電源輸出的，那么輸出電壓也是必確認(rèn)的，這個根據(jù)我們實(shí)際的負(fù)載來定。

最大輸出電流：這個也得根據(jù)我們實(shí)際的負(fù)載來定，而且一定我們得摸清楚所掛負(fù)載的工作電流范圍，如果選小了是工作不起來的。

封裝選擇：LDO封裝有多種，SOT23-5、SOT23-3、SOT89-3等。