什么是低压差线性稳压器

低压差线性稳压器是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点在于，低压差线性稳压器(ldo)是一个自耗很低的微型片上系统(soc)。它可用于电流主通道控制，芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路，并具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器等功能。pg是新一代ldo，具有输出状态自检、延迟安全供电功能，也可称之为power good，即“电源好或电源稳定”。 低压差线性稳压器通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比(psrr，powersupplyrejectionratio)。

压差是线性稳压器提供足够调节所需的输入电压和所需输出电压之间的最小电压差。如果输入和输出之间的电压差低于规定的压差，线性稳压器将进入压差模式，此时设备停止调节输入电压，输出电压将跟踪输入电压。具有较低压差的线性稳压器具有调节输入电压的优势，其边距小于所需输出电压。换句话说，规定的压差电压越低，在保持稳压的同时，输入电压就越接近输出电压。

简单来说，LDO线性稳压器将来自电源(如电池)的输入电压调节为负载侧设备(通常是微控制器(MCU))可以使用的较低输出电压。有两种主要的LDO架构，即PMOS和NMOS，可实现电压调节。无论架构如何，LDO都通过反馈回路实现电压调节，该反馈回路允许电路控制漏源电阻。PMOS和NMOS之间的区别可以总结为误差放大器与栅源电压的关系。在PMOS架构中，当V输入接近V输出时，栅源电压被驱动为负值，以降低漏源电阻并提供电压调节。在NMOS架构中，当输入电压接近输出电压时，误差放大器将栅源电压驱动得更正，以降低漏源电阻。NMOS架构在实现LDO方面遇到了障碍，因为一旦误差放大器在V输入接近V输出时饱和，栅源电压就会开始下降。因此，NMOSLDO通常会实现偏置电压轨或电荷泵来实现LDO性能。在架构之外，其他变量也会影响LDO性能，例如输出电流、结温和精度。

低压差线性稳压器原理上与一般的线性直流稳压器基本相同，区别在于低压差稳压器输出端的功率由NPN晶体管共集极架构改为PNP集电极开路架构(以使用双极性晶体管以言)。这种架构下，功率晶体管的控制极只要利用对地的电压差就能让晶体管处于饱和导通状态，因此输入端只需高出输出端多于功率晶体管的饱和电压，稳压器就能运作，稳定输出电压。这类设计在保持稳定性方设计难度较高，因为输出级的阻抗较大，较易不稳定或起振。 [1]低压差稳压器所使用的功率晶体管可以是双极性晶体管或场效晶体管。双极性晶体管因为基极电流的关系，会耗用额外的电流，增加功耗，在相对高输出电压、低输出电流、低输出输入电压差的情况下尤其明显。场效晶体管没有双极性晶体管的功耗问题，但其所需导通的闸极电压限制了其在低输出电低的应用，而且场效晶体管管的成本较高。随着半导体技术的进步，这两方面的问题都得以改善。

开关电源所用的电源芯片，一般都是switch开关形式的，通过一定频率频繁打开和关断开关，同时利用电感的储能特性为负载供电。电感上的电流不是恒定的而是在有效值上下浮动，所以在输出端也会出现与切换频率相同的纹波，另外在切换的边沿会产生尖峰脉冲，这就形成了噪声。以上是开关电源噪声和纹波的来源，对于纹波和噪声比较敏感的负载电路，必须想办法抑制纹波、减小噪声后才可使用。一般有如下几种方式。

对于低电压供电的嵌入式主板而言，一般对纹波和噪声都有比较高的要求，不会直接使用开关电源供电，而是在开关电源后使用性能良好的LDO降压电源芯片。LDO的转换效率虽然不占优势，但是其纹波和噪声一般比较小，对于3.3V、1.2V等应用，都是使用LDO作为供电方案。在使用DC/DC类电源芯片时，都会使用一个快速回复的二极管给输出构成续流回路，DC/DC类芯片的切换频率一般都是几百KHz，频率比较高。二极管在高速截止时，可能会产生高频振荡的情况，为了防止这种情况，会在二极管上并联RC吸收电路，但是对于具体的RC的参数，需要通过实验确定。加如滤波电路是最常使用的滤波方法。由于电感具有阻碍电流变化的特性，所以电感值越大其电流的波动性也就越小，所以加大电感值可以抑制纹波。电容具有储能作用，电容值越大储能能力越强，其滤波效果越明显。所以适当加大电感值和电容值可以抑制纹波和噪声。

随着笔记本电脑、手机、PDA 等移动设备的普及,对应各种电池电源使用的集成电路的开发越来越活跃,高性能、低成本、超小型封装产品正在加速形成商品化。LDO(低压差)型线性稳压器由于具有结构简单、成本低廉、低噪声、小尺寸等特点，在便携式电子产品中获得了广泛应用。

在便携式电子产品中,电源效率越高意味着电池使用时间越长, 而线性稳压器效率=输出电压×输出电流/输入电压×输入电流×100% ,因此,输入与输出电压差越低、静态电流(输入电流与输出电流之差) 就越低，线性稳压器的工作效率就越高。低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，简称LDO)是一种特殊的稳压器，它的主要特点是在输入电压与输出电压之间的压差很小时，仍然能够保持输出电压的稳定。与传统的线性稳压器相比，LDO具有更低的功耗、更高的效率和更好的温度性能。

电压取样 ：LDO首先对输入电压进行取样，并将其与内部参考电压进行比较。误差放大 ：如果取样电压与参考电压之间存在偏差，误差放大器会放大这个偏差，并产生一个误差信号。调整输出 ：误差信号用于调整LDO的输出电压，使其接近参考电压。这通常是通过调整一个内部功率晶体管的导通状态来实现的。稳定输出 ：通过负反馈机制，LDO能够实时监测输出电压，并在需要时进行调整，以保持输出电压的稳定。由于LDO具有很低的压差，它可以在输入电压接近输出电压的情况下仍然正常工作。这使得LDO在许多应用中非常有用，特别是在电池供电的设备和便携式设备中，这些设备的电源电压可能会频繁变化。此外，LDO通常还具有其他功能，如过流保护、过热保护和短路保护等，以提高其可靠性和稳定性。

LDO，即低压差线性稳压器，其英文全称为Low Dropout Regulator。这种稳压器以其独特的特性在工作过程中发挥着关键作用。具体来说，低压差指的是其输入电压与输出电压之间的差值非常小;而线性则描述了MOS管在其工作过程中主要处于线性区，即作为可变电阻进行工作。此外，稳压功能保证了在输入电压VIN处于正常范围内时，输出电压VOUT能稳定地维持在设定的固定电压值上，例如当输入电压VIN为1.6~5.5V时，输出电压VOUT始终保持在1.2V不变。这些特性使得LDO成为了电子电路中不可或缺的一部分。

在LDO的工作过程中，参考电压Vref和反馈电压FB(VOUT经过两个电阻分压后得到)分别被接入误差放大器的反向和正向输入端。误差放大器根据这两个电压的差异输出一个误差量，该误差量随后通过MOS drive进行调节，从而实现对输出电压的精准控制，确保输出电压的稳定性。当输出电压升高时，反馈电压FB也会相应增加。误差放大器感知到这一变化后，会输出更高的电压，导致PMOS管的G极电压上升，进而使得Usg(PMOS管的栅源电压)下降。这样，PMOS管的输出电流和电压都会相应减小，从而构成了一个负反馈环路，确保输出电压的稳定。