如何正確選用低壓差線性穩(wěn)壓器

　　低壓差線性穩(wěn)壓器相對常用的三端穩(wěn)壓器具有更高的性能，PCB面積占用和功耗更低，在手機等便攜產品中得到廣泛應用。本文介紹了LDO器件的結構和性能特點，并提出了可借鑒的參考設計。

　　低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）是新一代的集成電路穩(wěn)壓器，它與三端穩(wěn)壓器最大的不同點是，LDO是一個自功耗很低的微型片上系統(tǒng)（SOC）。 LDO按其靜態(tài)耗電流來分，可分為OmniPower、MicroPower 、NanoPower三種產品，OmniPower LDO的靜態(tài)電流在100uA~1mA之間，MicroPower LDO的靜態(tài)電流在10uA~100uA之間，NanoPower LDO的靜態(tài)電流小于10uA，通常只有1uA。

　　OmniPower LDO是一種靜態(tài)電流梢大但性能優(yōu)于三端穩(wěn)壓器的新型線性穩(wěn)壓器，適用于使用AC/DC固定電源的所有電子產品，因其需求量大，生產量大，而生產成本極低，價格十分便宜；MicroPower LDO是一種微功耗的低壓差線性穩(wěn)壓器，它具有極低的自有噪音和較高的電源紋波抑制（PSRR），具有快捷的使能控制功能，給它一個高（或者低）的電平可使它進入工作狀態(tài)或睡眠狀態(tài)，具有最好的性能/功率比，在需要低噪音的手機電源中必然使用；NanoPower LDO是一種微功耗的低壓差線性穩(wěn)壓器，具有極低的靜態(tài)電流，穩(wěn)壓十分精確，最適用于需要節(jié)電的手提電子、電器產品。

　　LDO的結構

　　LDO的結構是一個微型的片上系統(tǒng)，它由作電流主通道具有極低在線導通電阻RDS（ON）的MOSFET、肖特基二極管、取樣電阻、分壓電阻、過流保護、過熱保護、精密基準源、差分放大器、延遲器和POK（Power OK） MOSFET等專用晶體管電路在一個芯片上集成而成。

　　POK是新一代LDO都具備的輸出狀態(tài)自檢、延遲安全供電功能，也有稱之為Power good即“電源好”。

　　LDO的效率

　　LDO 的工作原理是通過負反饋調整輸出電流使輸出電壓保持不變。

　　LDO是一個降壓型的DC/DC 轉換器，因此Vin ＞ Vout，它的工作效率：

　　LDO的工作效率一般在60~75%之間，靜態(tài)電流小的效率會好一些。

　　LDO的選擇

　　當所設計的電路對分路電源有以下要求：

　　1． 高的噪音和紋波抑制；

　　2． 占用PCB板面積小，如手機等手持電子產品；

　　3． 電路電源不允許使用電感器，如手機；

　　4． 電源需要具有瞬時校準和輸出狀態(tài)自檢功能；

　　5． 要求穩(wěn)壓器低壓降，自身功耗低；

　　6． 要求線路成本低和方案簡單；

　　此時，選用LDO是最恰當?shù)倪x擇，同時滿足產品設計的各種要求。

　　應用指南

　　LDO的應用電路十分簡單方便，它工作時僅需要二個作輸入、輸出電壓退耦降噪的陶瓷電容器，參見圖 3。

　　Vin和Vout的輸入和輸出濾波電容器應當選用寬范圍、低等效串聯(lián)電阻（ESR）、低價陶瓷電容器，使LDO在零到滿負荷的全部量程范圍內具有良好的穩(wěn)壓效果。一些LDO有一個“Bypass”管腳，由它連接一個小的電容器，可以進一步降低噪音。

　　電容器的選擇關系到設計產品的質量和成本，電容器的電容值、電介質材料類型、物理尺寸和等效串聯(lián)電阻等這些重要參數(shù)都是設計工程師所要考慮的，在LOD應用電路的設計中，陶瓷電容器是最好的選擇，因為陶瓷電容器無極性和具有低的ESR，典型值＜100mΩ。電容器的ESR對輸出紋波有重大影響，而ESR受電容器的類型、容量、電介質材料和外殼尺寸影響，如常用的貼片電容器X7R 電介質是最好的，使用成本略高，X5R 電介質較好，性能/價格比適宜，Y5V 電介質較差成本較低。

　　LDO在PCB板上的工藝走線十分重要，當工藝走線不良和靠近RF線時降噪性能會受影響。此外，濾波電容器匯入地節(jié)點選擇不良時，由負載返回地的電流中，噪音和紋波都會增加，在通常的布線設計中常常遇到此類情況，參見圖 4。如將此布線線路優(yōu)化，則可在由負載返回地的電流中，噪音和紋波都降至最小，見圖 5。理想的PCB板布線設計是接地點盡可能的粗短和走捷徑，走線一定要考慮各個器件間的干擾和輻射，器件的合理排列有利于有效地減少各個器件間的相互干擾和輻射，如圖 6所示。

　　新一代的LDO都是用CMOS工藝生產的，它和使用Bipolar工藝生產的LDO功能上沒有多大的區(qū)別，而靜態(tài)電流、壓降、噪音等內在性能有很大的提高，成本更低。