低壓差線性穩(wěn)壓器

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1、低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)淺談?wù)罕疚恼撌隽说蛪翰罹€性穩(wěn)壓器(LDO)的基本原理和主要參數(shù)，并介紹LDO的典型應(yīng)用和國內(nèi)發(fā)展概況。引言便攜電子設(shè)備不管是由交流市電經(jīng)過整流(或交流適配器)后供電，還是由蓄電池組供電，工作過程中，電源電壓都將在很大范圍內(nèi)變化。比如單體鋰離子電池充足電時(shí)的電壓為4.2V，放完電后的電壓為2.3V，變化范圍很大。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負(fù)載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變，幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設(shè)備還要求電源非常干凈（無紋波、無噪聲），以免影響

2、電子設(shè)備正常工作。為了滿足精密電子設(shè)備的要求，應(yīng)在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器，以保證電源電壓恒定和實(shí)現(xiàn)有源噪聲濾波[1]。一．LDO的基本原理低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的基本電路如圖1-1所示，該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。圖1-1低壓差線性穩(wěn)壓器基本電路取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時(shí)，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降

3、減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過程中，輸出電壓校正連續(xù)進(jìn)行，調(diào)整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應(yīng)速度的限制。應(yīng)當(dāng)說明，實(shí)際的線性穩(wěn)壓器還應(yīng)當(dāng)具有許多其它的功能，比如負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護(hù)等，而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。二．低壓差線性穩(wěn)壓器的主要參數(shù)．輸出電壓(OutputVoltage)輸出電壓是低壓差線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)，也是電子設(shè)備設(shè)計(jì)者選用穩(wěn)壓器時(shí)首先應(yīng)考慮的參數(shù)。低壓差線性穩(wěn)壓器有固定輸

4、出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型。固定輸出電壓穩(wěn)壓器使用比較方便，而且由于輸出電壓是經(jīng)過廠家精密調(diào)整的，所以穩(wěn)壓器精度很高。但是其設(shè)定的輸出電壓數(shù)值均為常用電壓值，不可能滿足所有的應(yīng)用要求，但是外接元件數(shù)值的變化將影響穩(wěn)定精度。2．最大輸出電流(MaximumOutputCurrent)用電設(shè)備的功率不同，要求穩(wěn)壓器輸出的最大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩(wěn)壓器成本越高。為了降低成本，在多只穩(wěn)壓器組成的供電系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)各部分所需的電流值選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓器。3．輸入輸出電壓差(DropoutVoltage)輸入輸出電壓差是低壓差

5、線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)。在保證輸出電壓穩(wěn)定的條件下，該電壓壓差越低，線性穩(wěn)壓器的性能就越好。比如，5.0V的低壓差線性穩(wěn)壓器，只要輸入5.5V電壓，就能使輸出電壓穩(wěn)定在5.0V。4．接地電流(GroundPinCurrent)接地電路IGND是指串聯(lián)調(diào)整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩(wěn)壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱為靜態(tài)電流，但是采用PNP晶體管作串聯(lián)調(diào)整管元件時(shí)，這種習(xí)慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差穩(wěn)壓器的接地電流很小。5．負(fù)載調(diào)整率(LoadRegulation)負(fù)載調(diào)整率可以通過圖2-1和式2-1來定義，LDO的負(fù)

6、載調(diào)整率越小，說明LDO抑制負(fù)載干擾的能力越強(qiáng)。圖2-1OutputVoltage&OutputCurrent(2-1)式中△Vload—負(fù)載調(diào)整率Imax—LDO最大輸出電流Vt—輸出電流為Imax時(shí)，LDO的輸出電壓Vo—輸出電流為0.1mA時(shí)，LDO的輸出電壓△V—負(fù)載電流分別為0.1mA和Imax時(shí)的輸出電壓之差．線性調(diào)整率(LineRegulation)線性調(diào)整率可以通過圖2-2和式2-2來定義，LDO的線性調(diào)整率越小，輸入電壓變化對輸出電壓影響越小，LDO的性能越好。圖2-2OutputVoltage&InputV

7、oltage(2-2)中△Vline—LDO線性調(diào)整率Vo—LDO名義輸出電壓Vmax—LDO最大輸入電壓△V—LDO輸入Vo到Vmax'輸出電壓最大值和最小值之差7．電源抑制比(PSSR)LDO的輸入源往往許多干擾信號存在。PSRR反映了LDO對于這些干擾信號的抑制能力。三．LDO的典型應(yīng)用低壓差線性穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用如圖3-1所示。圖3-1(a)所示電路是一種最常見的AC/DC電源，交流電源電壓經(jīng)變壓器后，變換成所需要的電壓，該電壓經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟妷骸Ｔ谠撾娐分?，低壓差線性穩(wěn)壓器的作用是：在交流電源電壓或負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定輸出

8、電壓，抑制紋波電壓，消除電源產(chǎn)生的交流噪聲。各種蓄電池的工作電壓都在一定范圍內(nèi)變化。為了保證蓄電池組輸出恒定電壓，通常都應(yīng)當(dāng)在電池組輸出端接入低壓差線性穩(wěn)壓器，如圖3-1(b)所示。低壓差線性穩(wěn)壓器的功率較低，因此可以延長蓄電池的使用壽命。同時(shí)，由于低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓