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LDO入门-低压差稳压IC和选择线性稳压器IC

什么是LDO?

有些应用可能需要特定的电压,但您只需要一个稍高的电压即可使用。例如,您可能希望使用3.7V LiPo电池为3.3V微控制器供电 - 当充满电时,该电池可能更接近4V,甚至更高。低压差稳压IC(LDO)不是仅仅插入它来观察会发生什么 - 通常是一个坏主意 - 通过可变输入电压范围产生一致的输出电压。

 

低压差稳压IC教程

是什么让LDO如此特别?好吧,标准稳压IC可能需要输入电压和较低调节输出电压之间的差高达两伏。但是,LDO可以在彼此更接近的电压下工作。这种重要的差异被称为余量或辍学。从本质上讲,压差是稳压器两端保持一致的电压调节所需的最小电压。因此,最大压差是此类器件最重要的规格之一。

低压差线性稳压器IC

低压差(LDO)线性稳压IC是经济高效的简单解决方案,适用于噪声敏感型应用,在这些应用中,您需要在相对中等的功率水平下将较高的输入电压降至较低的输出电压。它们特别适用于需要低噪声、低电流以及输入和输出电压之间差异很小的应用。

 

断续器特性

LDO通过线性调节中控制调整元件的传导来调节输出电压。这种线性调节提供了准确、无噪声的输出电压,能够快速响应输出端的负载变化。LDO的主要优点是其简单性和低成本设计,具有低噪声和快速电压转换。

然而,与开关稳压IC相比,LDO在VIN/VOUT比较高的应用中效率相对较低,功耗更为关键。

线性调节意味着输入和输出之间的电压差乘以平均负载电流在LDOpass元件中耗散。功耗可以计算为PD=(VIN-VOUT)*ILOAD,因此VIN和VOUT之间的较大差异会导致高负载电流的过度功耗。

更高的功耗要求LDO采用更大的封装,这增加了成本、PCB空间和应用热量。当LDO功耗超过~0.8W时,明智的做法是寻找降压转换器等替代品。

 

应用

选择LDO时,应首先考虑输入和输出电压范围、LDO电流能力和封装耗散能力。 LDO压差为最小VIN - VOUT设备可以调节的电压。

在微功率应用中,(即需要使用电池运行数年的应用)LDO静态电流IQ需要低,以避免不必要的电池消耗,。这些应用需要特殊的低IQ拉多。

在需要非常干净和低噪声输出电压的应用中,低噪声和良好的PSRR将是LDO的关键选择标准。

 

LDO稳压IC通常用于以下情况:

  1. 转换更高的输入电压 ( VIN ) 转换为较低的输出电压 ( VOUT )
  2. 需要一个非常干净的电源,或者当应用对噪声敏感时
  3. VIN/VOUT比不是很高,即3.3V至2.5V
  4. 应用消耗中等电流(高达~ 1A)
  5. LDO功率耗散有限,即小于0.8W

 

LDO类型

以下是使用两种基于调整元件结构的常用配置的LDO操作的简单说明:具有PMOS和NMOS调整元件的LDO。

LDO低压差线性稳压器IC原理图

PMOS型液态硅氧烷适用于V型应用在> 2.5V

 

这是PMOS LDO的基本电路。它由一个调整元件Q1、一个基准电压源和一个控制调整元件的误差放大器组成。误差放大器通过电阻分压器网络检测输出电压。

在该图中,调整元件是P沟道MOSFET,其源连接到输入电压。

控制环路很简单:误差放大器控制P-MOSFET栅极,使反馈引脚上的电压保持在与基准电压源相同的水平。

当输出电压因负载增加或输入电压降低而下降时,误差放大器会降低相对于源电压的栅极电压。这增加了P-MOSFET的导通水平,输出电压再次上升到原来的稳压电压。

在这种配置中,MOSFET可以控制在非常接近MOSFET ON电平的位置,从而使得VIN的操作非常接近VOUT。但是,由于栅极不能被拉低于地电平,因此输入电压必须足够高,以便为MOSFET栅源电压留出足够的裕量。为确保足够的 MOSFET 栅极驱动电压,采用P-MOSFET 调整元件的LDO通常具有约2.5V的最小输入电压要求。

LDO低压差线性稳压器IC原理图

NMOS型LDO(带外部 V偏见或内部电荷泵)适用于V型应用在>1V

 

在某些应用中,您可能希望从非常低的电源轨驱动LDO。在这些情况下,您需要选择具有N沟道MOSFET调整元件的LDO。

具有N沟道MOSFET调整元件的LDO需要提供高于输出电压的栅极驱动。为了能够使用非常低的输入和输出电压,许多N-MOSFET LDO都有一个由内部电荷泵或外部偏置电压供电的栅极驱动电路。这使得将这些LDO具有非常低的输入电压(低至1V)成为可能。

N-MOSFET也具有更好的RDS(ON)与类似尺寸的P-MOSFET相比,因此它们的压差电压也更低,从而可以在低压降应用中提供更多的电流。

下面是一个NMOS LDO示例,它采用一个1.5V低电源轨提供干净稳定的1.0V电源。由于LDO两端的低压降仅为0.5V,因此它可以在不过度耗散的情况下提供更多的电流。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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创建时间:2022-06-20 14:14