LDO低压差线性稳压器的设计原理

LDO低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regulator)是一种基于线性稳压原理的集成电路器件，主要用于电子设备电源管理领域，可在输入输出电压差极低(通常低于400mV)时稳定输出直流电压 [1-2]。其核心特性包含低噪声、高电源抑制比(PSRR)及微级静态功耗，适用于对电源质量要求较高的精密电子系统 [1]。该器件采用片上系统(SoC)集成设计，内置MOSFET调整管、误差放大器及分压电阻网络，通过闭环反馈控制实现电压调节。新一代产品集成过流保护、过热保护和PowerGood状态监测功能，支持延迟供电以提升安全性。相较于传统线性稳压器，LDO具备更优的瞬态响应特性，其压差最低可达几十毫伏(CMOS工艺)，同时在负载调整率、纹波抑制等参数上表现突出。典型应用涵盖嵌入式系统、汽车电子及多电压供电场景，常见型号包括AMS1117、LT1965等低噪声高PSRR产品。

LDO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，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，具各输出状态自检、延迟安全供电功能，也可称之为PowerGood，即“电源好或电源稳定”。LDO低压差线性稳压器的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上，同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，即：Vout=(R1+R2)/R2×Vref

LDO调节器 (Low Dropout Regulator)是一种线性电压调节器，能够在输入与输出电压差较低的情况下维持稳定输出‌。相比传统线性稳压器，LDO调节器具有更低的压差需求，从而提升效率并减少能量损耗。其结构简单、噪声低，广泛应用于工业设备等领域，为电路提供稳定的电源供应‌12。LDO稳压器(Low Dropout Linear Regulator)是一种线性电压调节器，其特点在于能够在输入与输出电压差较低的情况下维持稳定输出。相比传统线性稳压器，LDO稳压器具有更低的压差需求，从而提升效率并减少能量损耗。其结构简单、噪声低，广泛应用于工业设备等领域，为电路提供稳定的电源供应 [1-2]。

LDO的工作原理主要依赖于其内部结构，包括参考基准源、误差放大器、晶体管、分压电阻以及外围元件。其中，误差放大器和晶体管是LDO的核心组件。

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。

LDO调节器通过调整管(通常为晶体管)的导通状态，控制输入电压与输出电压之间的压差，从而实现稳压输出。即使输入电压接近输出电压，仍能保持稳定，这一特性称为“低dropout”(截止到2023年7月)‌1。

LDO调节器广泛应用于便携式电子设备中，因其占用PCB面积小、功耗低而受到青睐。此外，它还常用于需要低噪声电源的敏感电路供电场景‌45。LDO(Low Dropout Regulator)是一种低压差线性电压调节器，主要用于将输入电压转换为稳定的输出电压。LDO因其低噪声、高稳定性和良好的负载调整率而广泛应用于模拟电路和数字电路中。LDO通过调整内部晶体管的导通程度来控制输出电压。当输入电压高于设定的输出电压时，晶体管导通，将多余的电压转换为热量消耗掉，从而维持输出电压的稳定。LDO的特点是输入电压与输出电压之间的压差较小，通常在0.2V至0.5V之间。

LDO，即低压差线性稳压器，其工作原理可以简要概述为以下几点。首先，它利用反馈机制来感知输出电压的变化。当输出电压偏离设定值时，LDO会通过调整其内部电路的工作状态来纠正这种偏差，从而确保输出电压的稳定性。其次，LDO采用线性调节方式，这意味着它的输出电压与输入电压之间保持线性关系，使得在输入电压波动时，输出电压能够得到有效的控制。此外，LDO还具有低噪音、低失真等特点，进一步提高了其作为电子组件的可靠性。通过这些工作原理，LDO能够在电路中发挥至关重要的作用，为电子设备的稳定运行提供有力支持。LDO的工作原理可以进一步详细阐述如下：其核心部件包括参考电压Vref和反馈电压FB，它们分别连接到误差放大器的反向和正向输入端。误差放大器的作用是感知并输出误差量，而MOS drive则根据误差量来调整输出电压，从而确保输出的稳定性。当输出电压升高时，反馈电压FB也会相应增加，进而导致误差放大器的输出电压上升。这一变化会使PMOS管的G极电压升高，从而使得Usg(PMOS的栅源电压)降低。最终，PMOS的输出电流和电压会相应减小，构成一个负反馈环路，确保输出电压的稳定。