微功耗负LDO在SOT-23中提供安静输出

随着当今无数新的便携式和无线设备的设计，出现了多种电源要求。便携式设备使用电池供电，需要低压差和低静态电流，以最大限度地延长电池寿命。低噪声操作是RF应用的关键参数，其中电源噪声会在RF放大器上产生不需要的边带，从而降低性能。另一个因素是输入和输出上的低电压操作。最后，便携性要求对有源器件和无源元件都有严格的尺寸限制。许多采用低噪声、低压差稳压器系列的设计都满足了这些要求，但有一个孔尚未填补。

反其道而行之

有多种稳压器可供选择，以提供低噪声正电源电压。现在，可以为负电源提供类似的性能水平。图 1 示出了 LT1964 的典型应用，LT5 是一款采用 23 引脚 SOT-1964 封装的新型负低压差稳压器。LT®1964 提供了所有负 LDO 中可用的最低噪声，并且是一款微功率器件。LT3 集成了一些特性，使其适用于多种应用。它与各种输出电容器配合使用时都很稳定，ESR 范围仅为几毫欧，最高可达 1Ω。小型陶瓷电容器无需添加ESR，这在其他稳压器中很常见。输出电容可低至 30μF，以保持稳定的输出。为实现低噪声操作，从输出端向 BYP 引脚增加一个小的旁路电容器可将输出电压噪声降低至 <>μV有效值在 10Hz 至 100kHz 范围内。但是，当使用噪声旁路电容时，我们建议使用至少3.3μF的输出电容。

图1.低噪声负稳压器—典型应用。

LT1964 可在一个 200mV 的压差电压条件下提供 340mA 的输出电流，从而使其适合于许多便携式设计。输入电压范围为−2V至−20V，因而允许采用宽输入电源范围。30μA 的低工作静态电流非常适合电池供电型应用。静态电流得到很好的控制;它不会像许多竞争监管机构那样过度上升。另外，LT1964 还提供了一种低功率停机状态：当停机引脚被拉至地时，输出被关断，静态工作电流减小至 3μA。关断引脚是双向的。将停机引脚拉至−2.1V以下或高于+1.6V将接通LT1964，从而提供一个稳定的输出。这种双向关断逻辑允许轻松连接正逻辑或负逻辑，允许将正电源和负电源的关断引脚驱动在一起，以便于系统管理。图 2 示出了 LT1964 基于停机引脚电压的操作状态。如果关断引脚未使用，则应将其连接到输入端以确保正常工作。

图2.SHDN 引脚阈值。

LT1964 提供了许多保护功能，以缓解设计难题。LT1964 的输出可拉至地以上几伏而不会损坏;它可以被拉到输入上方 20V，但仍允许器件启动和运行。当输入开路或接地时，固定电压 LT1964 的输出就像一个大电阻器（通常为 500kΩ 或更高），而可调 LT1964 器件则充当开路，没有电流流入引脚。当输入由电压源供电时，输出将吸收至器件的短路电流，并通过热限制保护自身。与其他 IC 电源稳压器一样，LT1964 提供了安全的工作区域保护。该保护在输入至输出差分大于−7V时激活，随着差分的增加而降低电流限值，并将功率晶体管保持在安全的工作区域内。

LT1964 可用作一个固定 −5V 稳压器和两个不同的可调版本，基准电压为 −1.22V。LT1964-5 带出了所有功能，而在其他版本上增加调整引脚则需要牺牲两种功能之一。对于 LT1964-SD，旁路引脚未连接，而停机引脚则被引出。这允许稳压器正常工作，但无法实现最低噪声操作。对于 LT1964-BYP，停机引脚在内部连接至输入，而旁路引脚则被引出，以通过增加一个小的基准旁路电容器来实现低噪声操作。

衡量性能

确定LDO性能通常非常简单。大多数特性都易于定义，可通过直流测试或脉冲测试轻松获得测量，以限制功耗。建立和验证低噪声性能可能非常棘手，尤其是在处理超低噪声输出时。凌力尔特致力于为客户提供有关噪声性能的准确、相关的数据。有关测量输出电压噪声的详细信息，请参见凌力尔特应用笔记83：“低噪声、低压差稳压器的性能验证”。

当低噪声操作至关重要时，小基准旁路电容可显著降低输出噪声。图 3 和图 4 示出了 LT1964-5 的输出（采用和不采用低噪声基准旁路电容器）。LT1964 在输入和输出端均采用 10μF X5R 陶瓷电容器进行了测试，其中 0.01μF 用于基准旁路。图 5 示出了 LT1964-BYP 和 LT1964-5 在添加不同量的基准旁路时噪声频谱密度。测试使用满200mA负载完成，以提供最坏的工作条件。四节D-cell电池提供输入电压，以避免输入电源噪声馈入输出和破坏噪声测量的问题。在任何低噪声线性稳压器中进行设计时，都必须考虑这一警告;器件没有无限的电源抑制，并且会通过部分输入纹波到达输出。此外，必须注意布局和屏蔽注意事项。靠近嘈杂的信号走线会诱发不必要的串扰，从而伪装成输出电压噪声增加。

图3.LT1964-5， 10Hz 至 100kHz 输出噪声， C拜尔比普= 0。

图4.LT1964-5， 10Hz 至 100kHz 输出噪声， C拜尔比普= 0.01μF.

图5.输出噪声频谱密度。

在为电源设计指定稳压器时，LT1964 可提供优于竞争产品的明显优势。LT1964 能够提供其他稳压器所缺乏的低压差、较低的静态电流、更低的噪声以及许多其他特性。所有这些特性对于设计来说可能并不重要，但是当任何一个或两个特性都至关重要时，LT1964 就成为显而易见的选择。

应用 LT1964

LT1964 的最佳用途之一是将其与 LT1761 配对。两款器件均为微功率器件 （LT1761： 20μA IQ， LT1964： 30μA IQ）、低压差 （LT1761： 300mV 在 100mA 时， LT1964： 340mV 在 200mA）， 低噪声 （LT1761： 20μV有效值， LT1964： 30μV有效值） 采用 5 引脚 SOT-23 封装的稳压器。图6显示了两个器件设计的±5V低噪声电源。输入、输出和基准旁路电容器在接地两侧相似，因此在构建电路板时需要很少的物料清单。用于两个稳压器的关断逻辑控制允许将两个稳压器的关断引脚连接在一起。将关断器拉至地可关闭两个器件，并将总静态电流限制在仅几微安。当关断引脚拉到2V以上时，两个器件均导通并开始为负载供电。

图6.逻辑控制的±5V低噪声电源。

这种低噪声电源具有很多功能，同时几乎没有遗漏。一个被遗漏的项目是保护二极管，特别是在设备的输出端。许多较旧的稳压器要求在输出端安装反向保护二极管，以防止正稳压器的输出被拖到负极，反之亦然。LT1761 和 LT1964 均设计为允许其各自的输出被拉至错误的地侧，同时仍允许这些器件启动和操作。这对于共模负载非常有用，如图6所示。该电路工作电压仅为 40μV有效值（在 10Hz 至 100kHz 带宽内）的噪声，对于噪声敏感型仪器（如高位数 A/D 和 D/A 电路）来说足够安静。RF放大器将在不需要的边带中找到最小功率，从而提高电路性能。

该电源的性能详见图7和图8。图7显示了共模负载上的频谱噪声密度，而图8显示了共模负载上的峰峰值噪声。噪声水平与两个稳压器输出端噪声总和的预期水平相对应。总有效值噪声约为 40μV有效值，大约等于两个稳压器输出噪声的RMS总和。正极的最大负载为100mA，负极的最大负载为200mA。在最大负载电流下，两个输入均在比调节输出电压高约 300mV 时进入压差，从而最大限度地延长电池寿命。负载电流较轻时，压差较低。静态电流在压差下得到很好的控制，不会像许多其他线性稳压器那样上升。通常，稳压器的一个特性不足以满足设计要求。LT1761 和 LT1964 均试图满足任何和所有需求。

图8.低噪声提供 10Hz 至 100kHz 输出噪声。

结论

LT200 能够在 340mV 压差条件下提供 1964mA 的输出电流，仅吸收 30μA 的静态电流，在停机模式中降至 3μA。其小尺寸和与小型低成本组件配合使用的能力便于便携式电源设计。一个双向逻辑关断引脚允许与现有的正稳压器轻松连接，而无需增加额外的外部元件。

LT1964 完善了凌力尔特提供的低噪声稳压器产品。这些稳压器系列提供宽范围的输出电流、低压差和超低输出电压噪声。安静输出是精心设计的电路的结果，该电路可与各种外部无源元件配合使用，从而实现低成本、紧密间隔的设计。为新设计设计低噪声电源不再是令人头疼的问题。

审核编辑：郭婷