LDO电路设计及关键参数

在硬件设备开发的过程中，相信很多工程师都会用到LDO。提及LDO，与之对应的即为DC-DC。其两者经常会进行对比。小白在去年暑假面试时，就有不少考题问过这两者的区别以及各自的优劣势。LDO相对来说还是很常用的，今天小白就来讲讲LDO。

LDO(Low-Dropout Linear Regulator)即低压差线性稳压器。作为硬件设计最重要的一个电路模块之一，很多人一定会用到过。不管是集成式芯片还是自己亲手搭建的模块，大家应该都要有所了解。

首先先讲一下，运用误差放大器搭建的分离式的LDO。

图为最简单的LDO电路图。

主要运用到了，误差放大器，NMOS管，电阻。

对于OUT端电压的计算，根据运放的虚短与虚断，计算出来其OUT值为3.6V，其主要与参考电压VCC1以及R1,R2有关。所以这个LDO电路图主要是用作5V转3.6V。

此电路主要用到了MOS管的可变电阻的特性来保持输出端电压的稳定。当后级负载因为其他不稳定的因素导致OUT端电压上升时，此时，其分压给误差放大器的“+”级的电压变大，致使与负极的参考电压的压差变大，根据运放的Uo=A*(U±U-)可知输出电压变大。MOS管工作在可变电阻区，此时电阻变大，使得电路压差变大，致使OUT端电压降下来以保持输出稳定。

前面说了，输出电压主要与参考电压以及R1 R2相关。但也不是输入电压就可以任意值了。根据输出电压为3.6V即MOS管的S极电压为3.6V，以及MOS管的Uds的击穿电压，我们可以推算出其最大输入电压为多少。

芯片方面，较为集成。制造LDO芯片的厂家有很多例如TI,UTC,艾为，ETA等。其中小白用到过的LDO厂家有艾为和ETA。

不同厂家，不同型号的LDO，其内部结构不一样，在电路设计中往往会有差别。但究其原理还是和上述的分离式一样。不过是集成到芯片内部。

虽内部结构不同，但终究在研究时，其主要关注的参数还是那几个，下面小白来讲讲LDO的几个关键参数。(以艾为的AW37030D180DNR型号的LDO作为本次描述的案例)

输入&输出电压

在选型时，首先关注的即为LDO的输入&输出电压。往往参考手册上给的LDO的输入值往往是一个范围，输出是固定的数值。

其输入范围为1.9V-5V。但是其输出为1.8V。

电源抑制比

表示LDO对输入端上的噪声的抑制能力。在很多场合下，LDO是接在DC-DC电路的后面的，其主要目的就是为了抑制噪声。

PSRR=20lg[(Vin-Vripple)/( Vout-Vripple)]

高PSRR的LDO对输出纹波的抑制作用还是很明显的。

我们经常会在datesheet上看到类似这种曲线图。

100K到1MHz内的PSRR非常重要，这个是DCDC的噪声频率范围，LDO经常作为DCDC的下一级，要有能力滤除来自DCDC的大量噪声。

在ADC，DAC，Camera的AVDD供电上，我们要选择PSRR大于80dB(@100Hz)的LDO

额定输出电流

即通过LDO的额定电流。在设计时，要尤为主要到这一点。同时在LDO的datesheet上，我们往往会看到电流电压曲线图。

从图中我们可以看到 同一款LDO，在流经不同的电流下，其输出电压值也会有略微的变化。

LDO温度性能

很多电子元器件都有规定的工作的温度范围，LDO也是。不同的封装其温度性能也不一样。

从图中可以看到，其类似电流值一样，在不同的环境下，对LDO的输出有不同的影响。

静态电流I Q

即外部负载电流为0时，LDO内部电路供电所需的电流。其中，静态电流会受到外部输入电压以及温度影响。如图所示。

 

瞬态响应

在LDO应用中，输入电压和输出负载有时候会有剧烈的变化。LDO的输入端可能会因为供电设备的电压波动而造成LDO的输入端电压剧烈变化的情况。输出端可能会出现输出负载的切换，出现某部分负载启动或停止等情况。这些情况都会造成LDO输出电压产生波动。我们可以通过LDO的瞬态响应曲线来了解LDO在遇到输入电压或负载电流在剧烈变化时LDO输出电压的变化情况。具有良好瞬态响应的LDO，在输入电压或负载电流在剧烈变化时，LDO的输出电压波动幅度小，恢复时间快。

当负载电流发生急剧变化时，输出电压也是非常稳定的。

从图中，我们可以看出在输入端电压发生急剧变化时，LDO的输出几乎不受影响。

电路设计

LDO分为四个引脚，分别为输入输出，使能以及接地端。

IN端接电源输入端，例如DC-DC输出端或者其他供电端，同时输入端接一个小电容。

OUT端接负载。同时再接一个小电容。

CE端即使能端，LDO工作与否，可以观察使能端是否为高电平。

GND端接地。

在电路设计中，在输入输出端各挂上一个电容接地，可以获得更好的瞬态响应，同时也起到滤波的作用。对于电容的选择，datesheet上往往给了参考，我们设计时可以对给定的参考进行选择。