深入剖析ADP7118：高性能CMOS LDO线性稳压器的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，选择一款合适的线性稳压器至关重要。今天，我们就来详细探讨一下Analog Devices推出的ADP7118——一款20 V、200 mA的低噪声CMOS LDO线性稳压器，它在众多应用场景中都展现出了出色的性能。

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1. 关键特性亮点

1.1 低噪声与高PSRR

ADP7118的一大显著特点就是低噪声，它能实现11 µV rms的低噪声输出，且该噪声水平与固定输出电压无关。同时，在不同频率下，它还具备出色的电源抑制比（PSRR）。例如，在10 kHz时PSRR可达88 dB，100 kHz时为68 dB，1 MHz时为50 dB（ (V{OUT } ≤5 ~V) ， (V{IN}=7 ~V) ），这使得它在对噪声敏感的应用中表现卓越。

1.2 宽输入电压范围与大输出电流

其输入电压范围为2.7 V至20 V，能适应多种不同的电源环境。最大输出电流可达200 mA，可以满足大多数中小功率负载的需求。

1.3 高精度输出

初始精度为±0.8%，在不同的线路、负载和温度条件下，精度也能保持在较高水平。在 (T{J}=-40^{circ} C) 至 +85°C 范围内，精度为−1.2% 至 +1.5%；在 (T{J}=-40^{circ} C) 至 +125°C 范围内，精度为± 1.8%。

1.4 低 dropout电压与低静态电流

在200 mA负载、 (V{OUT } = 5 V) 的情况下，dropout电压典型值仅为200 mV。无负载时，静态电流 (I{GND}) 典型值为50 μA，关机电流也非常低，在 (V{IN }=5 ~V) 时为1.8 μA， (V{IN }=20 ~V) 时为3.0 μA。

1.5 多种输出电压选项

提供1.8 V、2.5 V、3.3 V、4.5 V和5.0 V等固定输出电压选项，同时还有16种标准电压可供选择，输出电压还能在1.2 V至 (V{IN }-V{DO }) 范围内进行调节，并且可以在初始设定点之上进行调整。

2. 工作原理解析

ADP7118内部主要由参考电压源、误差放大器和PMOS通晶体管组成。输出电流通过PMOS通晶体管提供，误差放大器将参考电压与输出反馈电压进行比较，并放大两者的差值。当反馈电压低于参考电压时，PMOS晶体管的栅极电压被拉低，允许更多电流通过，从而提高输出电压；反之，当反馈电压高于参考电压时，PMOS晶体管的栅极电压被拉高，通过的电流减少，输出电压降低。

3. 应用领域广泛

3.1 对噪声敏感的应用

由于其低噪声和高PSRR特性，ADP7118非常适合用于对噪声敏感的应用，如ADC和DAC电路、精密放大器等，能够有效减少电源噪声对信号的干扰。

3.2 通信与基础设施

在通信和基础设施领域，它可以为VCO (TUNE) 控制等提供稳定的电源，确保设备的正常运行。

3.3 医疗与保健

在医疗和保健设备中，对电源的稳定性和低噪声要求较高，ADP7118正好满足这些需求，为设备的可靠性提供保障。

3.4 工业与仪器仪表

在工业和仪器仪表领域，它可以为各种传感器和控制器提供稳定的电源，提高系统的性能和精度。

4. 设计注意事项

4.1 电容选择

• 输出电容：ADP7118设计用于搭配小尺寸的陶瓷电容工作，建议使用最小2.2 µF、ESR为0.3 Ω或更小的电容，以确保LDO控制环路的稳定性。较大的输出电容值可以改善对负载电流变化的瞬态响应。
• 输入旁路电容：从VIN到GND连接一个2.2 µF的电容可以降低电路对PCB布局的敏感性，特别是在遇到长输入走线或高源阻抗的情况下。如果需要更大的输出电容，应相应增加输入电容。
• 电容特性：建议使用X5R或X7R电介质的陶瓷电容，其电压额定值为6.3 V至100 V。Y5V和Z5U电介质的电容由于其较差的温度和直流偏置特性，不建议使用。

4.2 可编程精密使能

ADP7118通过EN引脚来启用和禁用VOUT引脚。当EN引脚的上升电压超过上限阈值（标称值为1.2 V）时，VOUT开启；当下降电压低于下限阈值（标称值为1.1 V）时，VOUT关闭。EN阈值的滞回约为100 mV，通过使用两个电阻可以对上下限阈值进行用户编程。

4.3 软启动功能

ADP7118使用内部软启动（SS引脚开路）来限制输出启用时的浪涌电流。3.3 V选项的启动时间约为380 µs，从EN激活阈值被跨越到输出达到最终值的90%。通过在SS引脚连接外部电容，可以确定软启动时间。

4.4 噪声降低

在可调模式下，为了降低输出电压噪声，可以对可调LDO电路进行修改。通过在输出电压设置电阻分压器中添加 (C{NR}) 和 (R{NR}) 两个额外组件，可以减少误差放大器的交流增益，从而降低输出电压噪声。

4.5 热管理

在高环境温度和/或高输入电压的应用中，需要注意ADP7118的热管理。当结温超过150°C时，转换器将进入热关断状态，只有在结温下降到135°C以下时才会恢复。因此，需要进行热分析，以确保在所有条件下都能可靠运行。可以通过增加连接到ADP7118引脚的铜的数量来改善封装的散热，但要注意达到一定程度后，增加铜的尺寸并不会带来显著的散热效益。

5. 总结

ADP7118作为一款高性能的CMOS LDO线性稳压器，凭借其低噪声、高PSRR、宽输入电压范围、高精度输出等特性，在众多应用领域都具有出色的表现。在设计过程中，合理选择电容、利用可编程精密使能和软启动功能、进行有效的噪声降低和热管理等，可以充分发挥其性能优势，为电子工程师的设计工作提供有力支持。你在使用线性稳压器的过程中，有没有遇到过类似的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。