低压差线性稳压器(LDO)的基本原理和具体案例

低压差线性电源（LDO）是什么？

LDO是线性电源的一种，它的英文全称是Low Dropout Regulator，是指输入电压与输出电压之差很小，且输出电流很小的线性电源。

基本原理：

LDO的工作原理基于一个控制回路，它监测输出电压并与参考电压进行比较。如果输出电压低于参考电压，控制回路会调整调节器件的工作状态，使其输出电压增加。相反，如果输出电压高于参考电压，调节器件会减少输出电压。这种反馈机制使得LDO能够维持稳定的输出电压。

具体案例：

低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如下所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

对此的理解：稳压管为运放反向端提供稳定的参考电压Uref, 输出端通过R2的分压提供运放同相端的电压。当输出电压过高时，同相端电压值大于反向端参考，输出为正值，因此三极管截止，Uout下降。当输出电压Uout过低时，同相端电压值小于反向端参考，输出为负值，因此三极管导通，Uout上升。因此，稳压电路就是通过这种机制不断调节输出电压，使其保持稳定。

取样电压加在比较器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压 Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。

运放负端提供稳定的电压，运放正端通过输出电压由电阻网络分压得到。但输出电压高时，运放正端电压也高，比负端值大，运放输出为正，MOS管截止，OUT输出降低；当输出电压低时，运放正端电压也低，比负端值小，运放输出为负，MOS管导通，OUT输出升高。稳压芯片就是通过这种机制不断调整输出电压，使其稳定的。

最为经典的LDO芯片---LM1117的芯片内部结构图

Die of the LM1117 low-dropout (LDO) linear voltage regulator

LM1117的介绍

800mA LOW DROPOUT VOLTAGE REGULATOR

1117的结构框图

参考电压源：LM1117内部集成了一个参考电压源，用于产生稳定的参考电压。这个参考电压源通常采用基准电压源和放大电路组成。

误差放大器：LM1117内部包含一个误差放大器，用于比较输入电压和参考电压，产生误差信号。误差放大器通常采用差分放大器的结构。

错误放大器驱动器：误差放大器的输出信号经过错误放大器驱动器进行放大，驱动电源输出级。

输出级：输出级由错误放大器驱动，负责调节输入电压，使其稳定在设定的输出电压。输出级通常由功率晶体管、电流限制电路和反馈电路组成。

LDO的优缺点分析：

LDO的主要优点是其稳定性和低噪声性能。由于LDO使用线性调节器件，它可以提供精确的输出电压，通常具有较低的输出纹波和噪声。此外，LDO还具有快速的响应速度和较高的负载能力。

然而，LDO也存在一些限制。首先，由于LDO是通过线性调节器件进行电压降低，它的效率相对较低。其次，LDO对输入电压的差异较为敏感，因此输入电压必须在规定范围内。此外，LDO还需要一定的输入-输出差异电压，这可能导致较大的功耗。

LDO总结：

LDO是一种基于线性电源原理的低压差电源，它具有体积小、价格低、稳定、低噪声、低温漂、高精度等优点，适用于需要小功率、低噪声、低温漂的电子设备中。

但是，它的响应速度较慢，压降较大，因此不太适用于需要大功率、快速响应的电子设备中。