芯耀
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LDO 工作原理
LDO 是 Low Dropout Regulator 的縮寫，意思是低壓差線性穩(wěn)壓器，下面是 LDO 的內(nèi)部框圖，大致的工作原理就是：參考電壓 Vref 和反饋電壓 FB（VOUT 通過(guò)兩個(gè)電阻分壓）分別接在誤差放大器的反向和正向端，然后輸出誤差量，再通過(guò) MOS drive 調(diào)整輸出電壓大小，達(dá)到輸出穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，F(xiàn)B 增大，放大器輸出電壓增加，PMOS 管的 G 極電壓增大，Usg 減小，PMOS 的輸出電流和電壓較小，形成了一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。
LDO 典型框圖
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LDO 基本參數(shù)解釋
輸入電壓：規(guī)定設(shè)計(jì)輸入電源范圍。
靜態(tài)功耗：英文 Quiescent Current，輸出電流為 0 時(shí)的輸入電流，即 VOUT 空載時(shí)輸入電流。好的 LDO 和差的 LDO 相比較，是在電源紋波抑制比 PSRR 差不多的時(shí)候，靜態(tài)耗流會(huì)更低。
關(guān)閉功耗：英文 Shut down Current，使能腳拉低，VOUT=0V 時(shí)，VIN 上消耗的電流即為關(guān)閉功耗，一般在 1uA 以內(nèi)，越小越好。
電源紋波抑制比：英文 PSRR，這個(gè)參數(shù)越大越好，代表抑制輸入紋波的能力越強(qiáng)，一般 SPEC 給出的是 1KHz 下的值，如：68dB@F=1KHz，LDO 的最大的優(yōu)點(diǎn)之一是它們能夠衰減開(kāi)關(guān)模式電源產(chǎn)生的電壓紋波，所以一般在 100K 到 1MHz 之間的 PSRR 非常重要，這也是為什么我們經(jīng)常看見(jiàn) DC-DC 后面搭配一個(gè) LDO 使用，敏感的模擬電源 AVDD 上，如 ADC，Camera 等，選擇高 PSRR 的 LDO。
輸出電流：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留 50%的余量，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，輸出電流的大小和輸入輸出電壓都有關(guān)系。
輸出電壓：分為可調(diào)和固定，根據(jù)實(shí)際情況選擇在，一般最好選擇固定的。
輸出電壓精度：一般是 2%，還有 5%的。
耗散功率：使用時(shí) LDO 的消耗的功耗不能超過(guò)這個(gè)值，否則 LDO 可能會(huì)損壞。
地電流：英文 Ground Current，指的是輸入電流和輸出電流的差值。指的是 LDO 正常工作狀態(tài)，在特定的負(fù)載下，LDO 自身消耗的電流。
LDO 的一些特性
輸出自放電
帶自放電功能的 LDO，能盡快泄放輸出電容上的能量，保證 LDO 盡快關(guān)閉，下次開(kāi)啟是從 0 電壓。壞處是如果外部有電壓加到或者串到 VOUT 上，因?yàn)?VOUT 上的 Rdischg 電阻，會(huì)有一定的耗流產(chǎn)生，確定不會(huì)有串電到 VOUT 上用帶自放電的 LDO 比較好。
在 LDO 關(guān)閉時(shí)，下圖中標(biāo)注的 MOS 管會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，VOUT 通過(guò) Rdischg 對(duì)地放電，有的 LDO 框圖中沒(méi)有畫這個(gè)自放電電阻，但是也是帶自放電功能的，自放電電阻大小可以通過(guò) RC 放電公式進(jìn)行計(jì)算。
帶自放電的 LDO
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軟啟動(dòng)
帶軟啟動(dòng)的 LDO 可以有效的控制電流，使輸出較平緩的上升。
實(shí)際測(cè)試 LDO 的上電瞬間，VOUT 起來(lái)是比較平緩的，并沒(méi)有電壓過(guò)沖。
實(shí)測(cè) LDO 輸出
軟啟動(dòng)的時(shí)間可以依據(jù)下圖測(cè)試，TSS 是輸入電壓上升到 0.5 倍到 VOUT 完全起來(lái)的時(shí)間間隔。
軟啟動(dòng)時(shí)間定義 ? LDO 效率的計(jì)算公式為：LDO 效率
輸入電流等于輸出電流加上靜態(tài)功耗，根據(jù)以上公式，當(dāng) LDO 處在輕載時(shí)，IQ 就非常重要，IQ 越小，效率就越高。 指的是輸入電壓一定，輸出電壓隨負(fù)載電流變化而產(chǎn)生的變化量，當(dāng)負(fù)載電流變化緩慢時(shí)，一般 LDO 能保持 LDO 恒定不變。當(dāng)負(fù)載電流快速變化時(shí)，輸出電壓就會(huì)隨之改變。這個(gè)輸出電壓的改變量決定了負(fù)載瞬態(tài)性能，這個(gè)值越小越好。
在負(fù)載一定的時(shí)候，輸出電壓隨著輸入電壓改變而產(chǎn)生的變化量。這個(gè)值越小越好。
指保持電壓穩(wěn)定所需要的輸入電壓和輸出電壓之間的最小差值。當(dāng)輸入電壓為 VIN1，輸出為 VOUT1，緩慢降低 VIN1，當(dāng)輸出降低到 VOUT1 的 98%時(shí)，此時(shí)輸入電壓為 VIN2，那么 Vdrop=VIN2-VOUT1*98%，Vdrop 越小越好，意味著低功耗高效率。
動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整（?VOUT）
線性瞬態(tài)響應(yīng)
壓差（Dropout Voltage）
LDO 參考設(shè)計(jì)
輸入輸出電容選擇
現(xiàn)在一般 LDO 輸入輸出各加一個(gè) 1UF 陶瓷電容即可，可選擇 X5R 或者 X7R，ESR 也會(huì)影響 LDO 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，根據(jù) SPEC 來(lái)選擇合適 ESR 的電容。提高輸出電容的容值，可以提高 LDO 的瞬態(tài)響應(yīng)性能，缺點(diǎn)是會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。
Layout 參考
輸入輸出電容靠近 LDO 管腳放置，LDO 和電容要使用同一銅層鋪地，輸入輸出電容的地環(huán)路要短。
