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選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本原則

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選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本原則

LDO 是一種線性穩(wěn)壓器，使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或場效應(yīng)管（FET），從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。
1.選用LDO線性穩(wěn)壓器
當(dāng)所設(shè)計(jì)的電路要求分路電源適配器具有下列特點(diǎn)時(shí)：
低噪聲、高紋波抑制；
占用PCB面積?。ㄈ缡謾C(jī)、手持電子產(chǎn)品）；
電路電源適配器不允許使用電感器（如手機(jī)）；
電源適配器需要具有瞬時(shí)校準(zhǔn)和輸出狀態(tài)自檢功能；
要求穩(wěn)壓器低壓降、自身低功耗；
線路要求低成本和簡單方案。

此時(shí)，選用LDO線性穩(wěn)壓器是最合適、最實(shí)用、最方便、最經(jīng)濟(jì)的。

2.選擇LDO線性穩(wěn)壓器時(shí)需要考慮的基本因素
選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本要素包括輸入電壓范圍、預(yù)期輸出電壓、負(fù)載電流范圍以及其封裝的功耗能力。此外，接地引腳端電流IGND或靜態(tài)電流IQ、電源適配器波紋抑制比（或電源適配器抑制比）PSRR、噪聲及封裝等也是LDO線性穩(wěn)壓器選擇時(shí)應(yīng)關(guān)注的因素。
（1）輸入/輸出電壓差
輸入/輸出電壓的差值是LDO線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)之一。在保證輸出電壓穩(wěn)定的前提下，該電壓差越低，穩(wěn)壓器的性能越好，效率越高。反之，在確定LDO線性穩(wěn)壓器是否能夠提供預(yù)期輸出電壓時(shí)，需要進(jìn)一步考慮其壓降。LDO線性穩(wěn)壓器出現(xiàn)的“壓降”是旁路元件（如PMOSFET）的RDS（ON）乘以負(fù)載電流。輸入電壓必須大于預(yù)期輸出電壓與特定壓降之和，即VIN>VOUT+VDROPOUT，就是輸出電壓等于輸入電壓減去旁路元件的RDS（ON）乘以負(fù)載電流。
LDO線性穩(wěn)壓器的最大優(yōu)點(diǎn)：滿載的跌落壓降一般小于500mV；輕載時(shí)的壓降只有10～20mV。

（2）低功耗設(shè)計(jì)
LDO線性穩(wěn)壓器自身存在的靜態(tài)電流，不容忽視。例如，電池供電時(shí)，為最大化電池的運(yùn)行時(shí)間，應(yīng)選擇相對(duì)于負(fù)載電流來說，IQ極低的LDO線性穩(wěn)壓器。假設(shè)，LDO線性穩(wěn)壓器供電時(shí)，IQ只增加0.02%的微不足道的電池消耗，那么在100mA負(fù)載情況下，采用200μA的IQ就比較合理。
由于電池的放電特性的差異性，某些情況下，壓降對(duì)電池壽命將產(chǎn)生決定性影響。例如，堿性電池放電速度就比較慢些，其電源適配器電壓在壓降情況下可以提供比NiMH電池更多的容量。因此，較低的IQ并不能始終保證長電池壽命。必須在IQ和壓降之間仔細(xì)權(quán)衡，以便在電池壽命期間獲得最大的容量，這才是最重要的。

（3）外圍的電容器
LDO線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路十分簡單，典型的LDO線性穩(wěn)壓器應(yīng)用時(shí)，需要添加額外的輸入和輸出電容器。選擇對(duì)電容器穩(wěn)定性方面沒有要求的LDO線性穩(wěn)壓器，可以降低尺寸與成本，另外某些情形甚至可省略這些電容。一般的做法是，選用較低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容器可提高PSRR、降低噪聲以及保持對(duì)負(fù)載變化的快速瞬態(tài)響應(yīng)能力，而不僅僅是提高電容容量的問題。從這方面講，可節(jié)約一定的成本。
VIN和VOUT的輸入和輸出濾波電容器，應(yīng)當(dāng)選用寬范圍的、低等效串聯(lián)電阻、低價(jià)陶瓷電容器，使LDO線性穩(wěn)壓器在零到滿負(fù)荷的全部量程范圍內(nèi)穩(wěn)壓效果穩(wěn)定。一些LDO線性穩(wěn)壓器有一個(gè)Bypass附加腳，由它連接一個(gè)小的電容器，可以進(jìn)一步降低噪聲。
電容器的選擇關(guān)系到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，電容器的電容值、電介質(zhì)材料類型、物理尺寸、等效串聯(lián)電阻等這些重要參數(shù)都是設(shè)計(jì)工程師所要考慮的。在LDO線性穩(wěn)壓器的電路設(shè)計(jì)中，陶瓷電容器是最好的選擇，因?yàn)樘沾呻娙萜鳠o極性并具有低的ESR，ESR的損耗典型值小于100mW。電容器的ESR對(duì)輸出紋波有重大影響，而ESR受電容器的類型、容量、電介質(zhì)材料和外殼尺寸影響，如常用的貼片電容器X7R電介質(zhì)是最好的，但使用成本略高，X5R電介質(zhì)較好，性能/價(jià)格比適宜，而Y5V電介質(zhì)較差，但成本較低。

（4）封裝與散熱
便攜式電子設(shè)備存在空間限制問題。選擇LDO線性穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)考慮LDO線性穩(wěn)壓器的散熱。負(fù)載大的LDO線性穩(wěn)壓器應(yīng)盡可能選擇散熱性能好的封裝，這樣有利于LDO線性穩(wěn)壓器性能的穩(wěn)定。

LDO的應(yīng)用非常簡單，很多LDO僅需在輸入端及輸出端各接一顆電容即可穩(wěn)定工作。在LDO的應(yīng)用中需要考慮壓差、靜態(tài)電流、PSRR等重要參數(shù)。在以電池作為電源的系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)選擇壓差盡量低的LDO，這樣可以使電池更長時(shí)間為系統(tǒng)供電，比如NCP600，NCP629等等。

總的來說，升壓是一定要選DCDC的，降壓，是選擇DCDC還是LDO，要在成本，效率，噪聲和性能上比較。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.06.21    來源：電源適配器廠家
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