ldo概念
ldo 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 fet,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mv 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的ldo(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 pnp。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mv 左右;与之相比,使用 npn 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2v 左右。负输出 ldo 使用 npn 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 ldo 的 pnp设备类似。
更新的发展使用 mos 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 功率mos,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 on 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。
dc-dc的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫dcdc转换器,包括ldo。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫dcdc。
ldo是低压降的意思,这有一段说明:低压降(ldo)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的ldo线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μv,psrr为60db,静态电流6μa(ti的tps78001达到iq=0.5ua),电压降只有100mv(ti量产了号称0.1mv的ldo)。 ldo线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用p沟道mosfet,而普通的线性稳压器是使用pnp晶体管。p沟道mosfet是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用pnp晶体管的电路中,为了防止pnp晶体管进入饱和状态而降低输出能力, 输入和输出之间的电压降不可以太低;而p沟道mosfet上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于mosfet的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。
如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用ldo稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3v输出电压的应用中大多选用ldo稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,ldo稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。
如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的dcdc了,因为从上面的原理可以知道,ldo的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在ldo上能量太大,效率不高。
dc-dc转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。dc-dc转换器的优点是效率高、可以输出大
电流、静态电流小。随著集成度的提高,许多新型dc-dc转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。
近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小。由于出现了导通电阻很小的mosfet可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率fet。例如对于3v的输入电压,利用芯片上的nfet可以得到5v/2a的输出。其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。另外,如果开关频率提高到1mhz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、pfm或者pwm方式选择等。
总的来说,升压是一定要选dcdc的,降压,是选择dcdc还是ldo,要在成本,效率,噪声和性能上比较。
ldo的四大要素
压差dropout、噪音noise、共模/纹波抑制比(psrr)、静态电流iq,这是ldo的四大关键数据。
产品设计师按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择ldo。
在手机上用的ldo要求尽可能小的噪音(纹波),在没有rf的便携式产品需求静态电流小的ldo。
ldo的工作条件
vin >= vdrop + vout。
且一般需要两个外接电容:cin、cout,一般采用钽电容或mlcc。
注意:ldo是稳压器
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