关于线性稳压器你应该知道的五件事

虽然线性稳压器 （LDO） 看起来相对简单，但在许多情况下，LDO 的性能与您的预期相反。本应用笔记探讨了其中的五种情况，包括启动、接近压差的静态电流、负载瞬态性能、PSRR和噪声以及输入保护。了解这些情况将改进产品选择和调试过程。

介绍

如今，当您在寻找线性稳压器时，它是 使用参数化轻松浏览看似无限的产品 搜索工具并将您的选择范围缩小到少数相关候选人。什么 我需要输出电压吗？负载电流是多少？输入电压承受能力？如何 接近辍学 稳压器会运行吗？什么是最大工作输入 电压？封装和外部元件尺寸如何？接下来是 微调。如果负载对电源波动敏感怎么办？你可能会 需要非常低的输出噪声和高PSRR。也许您的设计是电池供电的 具有始终在线电源的设备。在这种情况下，您需要一个具有 超低静态电流。

现在，您已经将字段缩小到仅 适合您应用的部件。但你还没有完成。那里 在做出最终选择之前，需要考虑五件事。

监管机构如何处理启动？

如果我遇到，静态电流是否仍然很低， 还是近，辍学？

负载瞬态性能如何 实际负载，而不仅仅是数据手册中描述的情况？

我的LDO输出纹波是否以馈通为主 来自低PSRR引起的输入，还是由LDO输出噪声引起的？

关闭零件时部件的行为如何？

为什么这些问题如此重要？他们不是。。。直到有 一个问题。然后，一些功能问题刚刚变成了您最喜欢的新部分 进入你最好奇的部分。你可能会觉得有点被背叛，或者至少信息不足。而且，您需要花费额外的时间来排除故障，并可能重新设计您的电路板。

本应用笔记对这五个LDO进行了一些说明。 特征。希望这些见解在您下次选择时有用，并且 线性稳压器的设计导入。

#1：启动

大多数稳压器都带有使能输入来控制 稳压器上电并在输出关闭时节省电源。监管 机构 带使能输入通常还具有软启动功能。软启动防止 当输出导通时，稳压器不会使输入过载。软启动 通常以两种方式之一实现。

电流软启动

第一种方法是电流软启动。大多数监管机构都有 电流限制;当前的软启动通过增加或加强来工作 电流限制。电流软启动导致输出电压缓慢上升 输出电容充电时远低于最大值 负载电流。电流软启动的好处是稳压器输入 电流遵循一致的增加模式，无需传输启动 输入的负载电流瞬变。

启用负载电路后，您可能会注意到一个点 输出电压斜坡突然改变方向。发生这种情况是因为 负载电路正在打开并尝试从稳压器运行 有限的输出电流能力。如果负载电流超过软启动 电流，负载将自身拉入欠压， 导致不需要的重置。该循环随着负载电流的转动而继续 开和关。最终，软启动电流限值变得足够高 支持负载，复位电路最后一次释放，负载 电路在宿醉中醒来。

电压软启动

软启动的第二种方法是斜坡调节 电压。斜坡调节电压会在输出端产生单调斜率 电压，下游电路导通时没有任何电压瞬变。这 还应防止负载多次访问到复位状态，因为 输出电压仅与负载欠压交叉 阈值一次。

确定电压软启动期间的浪涌电流 由输出电容和输出电压的斜坡速率加上 负载消耗的电流。通常，输出电压斜坡速率设置为 产生大约最大值 1% 至 10% 的浪涌电流的水平 使用推荐的最小输出电容时的额定输出电流。设置 浪涌电流低于最大负载电流的 10%，为 来自负载的额外电流和任何额外的输出电容。缺点是 该输入电流是负载的函数，不直接控制。这 好处是您可以避免多次重置。

图1显示了当前软启动的比较 和电压软启动行为。

图1.电流软启动和电压的行为 软启动。

#2：压差电源电流

如果您的电路由电池供电，则稳压器供电 电流可能很重要。负载电路可以短暂工作，然后保持 长时间处于待机状态以节省电量。在这种情况下， 电池寿命在很大程度上取决于静态电源 稳压器和负载的电流。如果是这样，您可能会选择线性 具有尽可能低静态电流的稳压器。

现在想象一下你的电池已经耗尽了 输入至输出电压变小的地方。运行线性时 稳压器处于压差状态，即使负载电流可能非常小， 稳压器强制输出 FET 硬导通，以最小化输入至输出 电压降。这里的问题是在压差中驱动输出FET硬 栅极驱动电路中会消耗大量电流（图 2）。这 具有将您的“待机模式”变成“快速电池放电”的效果 模式。

图2.压差中的静态电流增加由 M 引起G驱动器阻抗。

即使在更好的设计上，对于 静态电源电流在压差时会升高。辍学率增加 2倍的电源电流并不少见，有些设计增加了10倍或 更多。有时压差电源电流在EC表中或典型值中指定 静态电流与输入电压的工作特性曲线。更多的时候， 但是，高压差电源电流信息不在数据手册中。

如果压差中的静态电流对 应用，查找带有提供此信息的数据手册的LDO， 或自己测量，以确保性能与您的性能相匹配 期望值。

#3：负载瞬态性能

大多数稳压器都有一定的能力将输出保持在稳压状态 在负载快速变化期间。随着负载的变化，输出FET栅极驱动 需要改变。栅极驱动达到新水平所需的时间 通常决定输出瞬态下冲或过冲。

通常，快速过渡到满负载会导致 最差情况下的输出瞬态下冲。在比较稳压器之前，请始终 在施加瞬态之前检查启动负载电流。起点 满载的 10% 往往比从 1% 开始的结果要好得多，因为 当预偏置10%负载与1%负载相比，输出FET栅极电压开始更接近其最终值。多 困难是在负载 从空载变为满载。

您可能认为保持最小负载 稳压器输出可防止大负载瞬变。这当然应该有所帮助，但是 并不总是解决方案。当稳压器从负载阶跃恢复时 从满载到轻载，通常存在输出过冲。虽然 监管机构正在从这种超调中恢复过来，它位于最脆弱的地方 状态—输出 FET 完全去偏置的情况。 在此状态下，如果立即应用另一个加载步骤，则输出表现出 一个比第一个糟糕得多的下冲。

如果您有任何快速上下负载的情况 可能发生脉冲，最好检查负载瞬态性能 每个调节器在相似条件下。图 3 显示了负载瞬态 双脉冲负载期间的退化。

图3.负载瞬态 双脉冲负载期间的下冲退化。

#4：噪声与电源抑制比（PSRR）

大多数专为低输出噪声而设计的稳压器也 出于显而易见的原因，具有出色的PSRR。负载对电源敏感 涟漪，无论原因如何。

当从开关稳压器运行时，PSRR可以更多 比输出噪声更严重。以线性稳压器为例，该稳压器 输入端为降压型稳压器，输出端为噪声敏感型负载。如果 降压产生的纹波为50mVP-P在 100kHz 和相同的频率下 100kHz线性稳压器具有60dB的PSRR，有50mVP-P的涟漪 输出端，可能相当于约15mV有效值输出数量 噪声。可能是同一线性稳压器的总输出噪声为 小于 5mV有效值在10Hz至100kHz带宽下，但由于PSRR和输入纹波，输出 纹波性能并不比噪声为3倍的稳压器好，如 图4.

图4.输出噪声 退化以PSRR为主。

对于较高的输出电压，线性的输出噪声 稳压器可以成为PSRR性能的主导因素。这是因为 反馈输入的噪声被反馈分频器增益。拿 线性稳压器用于转换噪声升压转换器输出的情况 17V 至安静的 16V 电源，小于 100mV 的涟漪。开关频率下的PSRR为60dB，为50mVP-P升压转换器纹波衰减至50mVP-P或 15mV有效值，在 输出。具有看似安静的 5mV有效值参考和反馈放大器输入，您可能会认为反馈输入噪声 不会有问题。但如果反馈输入调节到1.25V和 电阻反馈串将输出设置为16V，输出端的噪声增长至 5mV有效值x （16V/1.25V）， 或 64mV有效值，并且是 可能是噪音的主要来源。图5所示为输出噪声 由于高输出电压而退化。

寻找线性稳压器时，通常两个输出 为噪声敏感型负载供电时，需要考虑噪声和PSRR。

图5.由于高输出电压导致的输出噪声下降。

#5：输入保护

线性稳压器通常在其体内有一个体二极管 输出场效应管。该二极管可防止输出高于 0.7V 输入。在大多数用例中，这个二极管不会妨碍，但有两个 它可能成为问题的情况。

反向电压保护

在某些情况下，输入是可能的 以错误的极性施加电压。想想一个 9V 电池，它的 两个金属触点并排放置。虽然连接器可以防止 与电池的永久反向连接，可能有几秒钟或 当用户更换电池时，更多的反向电压。

反向电压保护允许输入引脚低于 接地引脚，不消耗任何大电流。为此， 输出FET的体二极管需要用串联开关断开。最 稳压器包括二极管，可防止任何引脚低于地电位以保护 来自静电放电或ESD的引脚。这些二极管也必须移除 并换成不同的保护装置，实现反向电压保护。 参见图 6。

具有反向电压保护的器件示例是 MAX1725，其 允许其输入低于地电位 12V，而不会消耗大量输入 当前。

图6.反向电压保护。

反向电流保护

线性稳压器中的反向电流保护通常是 与反向电压保护混淆。虽然效果相似，但 阻断输出FET的体二极管中的反向电流传导， 控制机制完全不同。图7显示了反向电流如何 保护工作。

想象一下，高容性负载，如 音频电路具有许多分布式电源去耦电容器，由电源供电 来自线性稳压器。我们还假设这个线性稳压器有源 来自一个大电流降压转换器，在关断状态下 转换器将其输出短路至地。发现这一点并不奇怪， 在第一次关断事件期间，线性稳压器会损坏，因为 负载电容器网络通过体二极管同时放电 的线性稳压器。

具有反向电流保护功能的线性稳压器可避免这种情况 当输入电压降至 输出电压。如果输出先前处于稳压状态，则输出FET 将打开，并且在跳闸前会有少量反向电流流动 保护电路。请注意，反向电流保护只需 消除从输出到输入的电流，但在以下情况下不尝试阻断电流 输入引脚电压低于地电位，如反向电压 保护。具有反向电流保护的器件的一个例子是MAX8902，它可以阻止反向 输入接地时来自负载电容器的电流。

图7.反向电流 保护。

结论

我们刚刚讨论的线性稳压器特性可以是 其中一些对您的应用程序最重要。他们也不太可能 在参数搜索中找到。确定哪一组可能并不总是那么容易 每个线性稳压器具有的功能，但了解潜在问题会给出 在寻找合适的零件时，您将获得所需的优势。

审核编辑：郭婷