LDO

在采用MCU/DSP/FPGA设计的控制系统中，低压输入级（一般在12V以下），输出5V/3.3V/1.8V/1.5V/1.2V的电路中，常用的电源芯片是BUCK（降压型）开关稳压器和LDO(低压差）线性稳压器。这两款电源芯片在应用中，有着各自的优缺点，在电路设计时，需要根据实际有选择地使用。

一、LDO和BUCK降压稳压器对比

1、当输入电压为高电压时（一般是>5V的时候），并且输入输出压差很大时，需要选用BUCK开关稳压器，这种情况下，采用开关电源芯片，效率高，发热量小；若采用线性稳压器，则输入输出的压差过大，这部分功率都被消耗了，造成效率低、发热量巨大，需要额外增加大的散热片。当输入电压在5V以下时，优先考虑LDO线性稳压器，这类芯片的特点是低成本，若在不考虑成本及高要求的情况下，也可使用开关稳压器芯片。

2、当板级输出电源的输出电流>1A时，宜用BUCK开关稳压器，这类芯片型号非常多，这里就不一一列举了；当输出的电源在1A以下，最好选择LDO芯片，使用开关稳压器就有些浪费资源了，呵呵。

在我们之前的博客中，我们谈到<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2018/100010015.html">《低压降（LDO）稳压器之理想与现实》</a>，介绍了什么是 LDO 稳压器及其噪声参数的基本信息。今天，我们将进一步详细谈谈什么是噪声，它是如何分类的，并介绍安森美半导体提供的超低噪声 LDO。

噪声分为两类：内部噪声和外部噪声。内部噪声是不可避免的，每个电子设备都会产生内部噪声。LDO 由理想的源供电，这意味着它不受外界影响，因此在输入端没有外部噪声 (虽然 LDO 在输出端确实有内部噪声)。外部噪声是由外界影响(输入处的纹波——实际源) 产生的各种噪声。输入波纹与电源抑制比 (PSRR) 有关。

此外，还有如热和闪烁等噪声的不同类别。热噪声是由粒子的随机热运动引起的，这种运动称为扩散。热噪声的存在没有外部电压连接。与热噪声不同的是，闪烁噪声是由粒子电流的随机变化引起的，这种运动称为漂移。漂移是由外部电压引起的，这意味着没有外部电压就不可能存在闪烁噪声。

低压差线性稳压器（LDO）最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波。这对锁相环（PLL）和时钟等信号调节器件在内的数据转换器尤为重要，因为噪声电源电压会影响性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介绍了噪音对信号调节设备的不利影响：减少高速信号链电源问题。然而，电源抑制比（PSRR）仍然通常被误认为单一的静态值。在这篇文章中，我将尝试说明什么是PSRR以及影响它的变量有哪些。

什么是PSRR？

PSRR是许多LDO数据手册中的公共技术要求。它规定了某个频率的AC元件从输入到LDO输出的衰减程度。公式1表示PSRR为：

技巧十一：5V→3.3V有源钳位

使用二极管钳位有一个问题，即它将向 3.3V 电源注入电流。在具有高电流 5V 输出且轻载 3.3V 电源轨的设计中，这种电流注入可能会使 3.3V 电源电压超过 3.3V。为了避免这个问题，可以用一个三极管来替代，三极管使过量的输出驱动电流流向地，而不是 3.3V 电源。设计的电路如图 11-1 所示。

技巧一：使用LDO稳压器，从5V电源向3.3V系统供电

标准三端线性稳压器的压差通常是 2.0-3.0V。要把 5V 可靠地转换为 3.3V，就不能使用它们。压差为几百个毫伏的低压降（Low Dropout， LDO）稳压器，是此类应用的理想选择。图 1-1 是基本LDO 系统的框图，标注了相应的电流。从图中可以看出， LDO 由四个主要部分组成：

1. 导通晶体管

2. 带隙参考源

3. 运算放大器

4. 反馈电阻分压器

在选择 LDO 时，重要的是要知道如何区分各种LDO。器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数。根据具体应用来确定各种参数，将会得到最优的设计。

稳压器在想要从不稳定或可变的电源中获得稳定电源电压的应用至关重要。这类电源包括逐渐放电式的电池或整流后的交流电压等。而对开关稳压器产生的噪声或残留交流纹波较敏感的应用，包括射频收发器、Wi-Fi 模块和光学图像传感器，采用线性稳压器来可最大限度地减少整个系统的错误和误差。

能够在电源输入和输出端之间保持低压差的线性稳压器通常称为低压降（LDO）稳压器。其基本特点是无论输出电流、输入电压、热漂移或工作寿命（老化）如何变化，都能保持恒定的输出电压。这些是理想条件，但现实世界中的情况却有些不同。由于 LDO 输出电压并非绝对稳定，因此主要会影响以下操作功能：

a）由于有限的控制回路速度，负载电流的快速变化会导致输出电压的变化。有时内部调节回路无法对电流的快速变化（由于时间延迟）作出反应，就会导致通常约为几十毫伏（mV）的下冲/过冲。

延长电池寿命是各种应用中常见的设计要求。无论是玩具还是水表，设计师都有各式技术来提高电池寿命。在这篇博文中，我将阐述一种可策略性地绕过低掉电线性稳压器（LDO）的技术。

生成导轨

使用LDO是从电池产生调节电压的常用方式。对于在完全充电时输出4.2V的单节锂离子（Li-ion）电池尤其如此。

假设您要为电源电压范围在3V至3.6V之间的微控制器（MCU）生成3.3V，并选择TPS706生成该导轨。图1阐述了该电路。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-08/wen_zhang_/100007687-25144-d1.p…; alt=“” width="600"></center><center>图1：TPS706从电池调压3.3V</center>

根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。

线性稳压电源，是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开——电阻很小；关——电阻很大。

作者：Amit P. Patel,Steve Knoth；凌力尔特公司

背景

线性稳压器是无需使用电感器就能实现从较高电压至较低电压之降压的集成电路。低压差线性稳压器 (LDO) 是一种特殊类型的线性稳压器，其压差电压 (输入至输出电压之间的差异) 必需保持稳定，通常低于 400mV。早期的线性稳压器设计提供 ~1.3V 左右的压差，对于一个 5V 输入这意味着：为了让器件处于调节状态，可实现的最大输出仅为 ~3.7V。最近，“低”压差被认为是 500mV 或更小。然而，在设计方法和晶圆制造工艺日益精细复杂的今天，“低”压差通常大约为 <100mV ~ 300mV。

此外，虽然 LDO 在任何给定的系统中都很少是最昂贵的系统组件，但如果以成本 / 优势为出发点，它却是最有价值的组件之一。LDO 所承担的一项任务是保护昂贵的下游负载免遭电压瞬变、电源噪声、反向电压、电流浪涌等严酷环境条件的损坏。简而言之，其设计必须坚固，并包含所需的全部保护功能以在其所处之环境中 “应付损害” 且同时保护负载。许多低成本 LDO 线性稳压器由于不具备必要的保护功能而发生故障，常常不仅导致稳压器本身受损，还殃及下游负载。