低壓差線性穩壓器

低壓差線性穩壓器(ldo)的基本電路如圖所示，該電路由串聯調整管vt、取樣電阻r1和r2、比較放大器a組成。如圖 低壓差線性穩壓器基本電路 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電壓uref相比較，兩者的差值經放大器a放大后，控制串聯調整管的壓降，從而 穩定輸出電壓。當輸出電壓uout降低時，基準電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅動電流增加，串聯調整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相 反，若輸出電壓uout超過所需要的設定值，比較放大器輸出的前驅動電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過程中，輸出電壓校正連續進行，調整時間只受比較 放大器和輸出晶體管迴路反應速度的限制。應當說明，實際的線性穩壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷、反接保護等，而且串聯調整管也可以採用mosfet。

1．輸出電壓(output voltage) 輸出電壓是低壓差線性穩壓器最重要的參數，也是電子設備設計者選用穩壓器時首先應考慮的參數。低壓差線性穩壓器有固定輸出電壓和可調輸出電壓兩種類型。固定輸出電壓穩壓器使用比較方便，而且由於輸出電壓是經過廠家精密調整的，所以穩壓器精度很高。但是其設定的輸出電壓數值均為常用電壓值，不可能滿足所有的應用要求，但是外接元件數值的變化將影響穩定精度。 2．最大輸出電流(maximum output current) 用電設備的功率不同，要求穩壓器輸出的最大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩壓器成本越高。為了降低成本，在多隻穩壓器組成的供電系統中，應根據各部分所需的電流值選擇適當的穩壓器。 3．輸入輸出電壓差(dropout voltage) 輸入輸出電壓差是低壓差線性穩壓器最重要的參數。在保證輸出電壓穩定的條件下，該電壓壓差越低，線性穩壓器的性能就越好。比如，5.0v 的低壓差線性穩壓器，只要輸入5.5v 電壓，就能使輸出電壓穩定在5.0v。 4．接地電流(ground pin current) 接地電路ignd 是指串聯調整管輸出電流為零時，輸入電源提供的穩壓器工作電流。該電流有時也稱為靜態電流，但是採用pnp 晶體管作串聯調整管元件時，這種習慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差穩壓器的接地電流很小。 5．負載調整率(load regulation) 負載調整率可以通過圖1和以下式子1來定義，ldo 的負載調整率越小，說明ldo 抑制負載干擾的能力越強。如圖1 output voltage&output current 6．線性調整率(line regulation) 線性調整率可以通過圖2和以下式子2來定義，ldo 的線性調整率越小，輸入電壓變化對輸出電壓影響越小，ldo 的性能越好。圖2 output voltage&input voltage 7．電源抑制比( psrr) ldo 的輸入源往往許多干擾信號存在。psrr 反映了ldo 對於這些干擾信號的抑制能力。

低壓差線性穩壓器的輸出雜訊受其內部設計和外部旁路、補償電路的影響。圖3是低壓差線性穩壓器的簡單結構框圖。由圖可知，低壓差線性穩壓器輸出雜訊的主要來源是基準電路（voltage reference）模塊，其產生的基準雜訊在輸出端被放大。此外，影響低壓差線性穩壓器輸出雜訊的其他因素還有：低壓差線性穩壓器內部放大器的極點、零點和輸出極點，外部輸出電容的容值和輸出電容的等效串聯電阻（esr）值，以及負載值。圖3 低壓差線性穩壓器簡單結構 降低輸出雜訊的方法 ● bp 端加旁路電容 為降低基準雜訊，需要在基準的輸出端增加一路低通濾波器，濾波器可以集成在低壓差線性穩壓器內部或由外部電路實現。但內置濾波器佔用了較大的管芯尺寸，增加了晶元的設計和生產成本。為此，有些低雜訊低壓差線性穩壓器晶元只是提供一個基準的引腳bp（bypass）,用於連接基準旁路電容。連接基準旁路電容可降低基準雜訊，使基準雜訊成為產生低壓差線性穩壓器輸出雜訊的次要因素。建議使用典型值為 470pf～0.01μf的陶瓷電容，也可使用此範圍以外的電容，但會對輸入電源上電時低壓差線性穩壓器 輸出電壓上升的速度產生影響。旁路電容值越大，輸出電壓上升速率越慢。在使用時要注意這點。圖4為旁路電容對sg2001輸出雜訊的影響。由圖可見，隨著旁路電容的增大，輸出雜訊也會有一定程度的減少。圖4 旁路電容對sg2001輸出雜訊的影響 ● 減小低壓差線性穩壓器的負載電流。負載電流也會在一定程度上影響低壓差線性穩壓器的輸出雜訊。圖5為負載電流對sgm2007輸出雜訊影響。由圖可見，隨著負載電流的增大，輸出雜訊也會有一定的增加。為了減小負載電流對低壓差線性穩壓器輸出雜訊的影響，要盡量選擇輸出電流大的低壓差線性穩壓器。圖5 負載電流對低壓差線性穩壓器雜訊的影響 ● 增大低壓差線性穩壓器的輸出電容 低壓差線性穩壓器需要連接外部輸入和輸出電容器。利用較低esr的大電容器一般可以全面提高電源抑制比(psrr)、雜訊以及瞬態性能。陶瓷電容器通常是首選，因為其價格低且故障模式是斷路模式。此外，輸出電容器的等效串聯電阻(esr)也會影響其穩定性。陶瓷電容器具有較低的esr，大概為10 mΩ量級。

中國集成電路(ic)產業經過40 余年的發展，已經形成了一個良好的產業基礎，並已經進入了一個加速發展的新階段]。借鑒國外先進技術，充分利用國內優惠政策，是當前國內各個ic 公司發展的立足點。作為被廣泛應用於手機、 dvd、數碼相機以及mp3 等多種消費類電子產品中的穩壓晶元，低壓差線性穩壓器 已引起人們的高度重視。國內早期從事低壓差線性穩壓器 生產的聖邦微電子有限公司生產的sg2001、sg2002 及sg2003 系列低壓差線性穩壓器，足以滿足當前市場上主流電壓、電流的需要；它的sg2004、sg2011 以及sg2012 系列產品，非常適合於大電流負載應用；而它的sgm2007/2006/2005 系列rf 低壓差線性穩壓器 更適用於手機電源的應用。儘管是國產晶元，但這些晶元的性能絲毫不遜色於國外同類產品，而價格更適合於當前國內市場。由此看來，國內與國外ic 發展的差距將不會越來越大，每個國人都可以相信，中國不僅可以成為ic 產業的新興地區，更能成為世界ic 強國。

1.手機 2.無繩電話設備 3.照相機 4.藍牙及其他射頻產品 5.基準電壓源