【LDO】LDO电路设计中需要注意哪些影响因素

更新说明：

首次发布 2023/10/09    阅读1149   0点赞0评论3收藏

2025/10/16更新：      归纳总结影响因素的四个设计方面问题点，提炼精要突出实用性。

一、设计需注意四大点

1. 核心电气参数匹配

这是确保 LDO 基本功能正常的前提，需严格按应用场景选择型号并设计外围电路。

• 输入输出压差（Vdropout）：必须选择压差小于 “输入电压与输出电压差值” 的 LDO。例如输出 3.3V 时，若输入最低为 3.6V，则需选择压差≤0.3V 的低压差 LDO，避免输出电压跌落。
• 负载电流范围：LDO 的最大输出电流需大于电路最大负载电流，同时要关注 “最小负载电流” 要求，部分 LDO 在轻载（如 < 1mA）时可能出现输出不稳定。
• 输出电压精度：根据电路对电压的要求选择精度等级（如 ±1%、±2%），需同时考虑温度漂移（如 10mV/℃）对精度的影响，尤其是工业或高温环境。

2. 稳定性设计

LDO 的稳定性直接决定输出电压是否波动，核心是围绕反馈环路和补偿电容设计。

• 输出电容选择：需使用 LDO datasheet 推荐容值和类型的电容（通常为陶瓷电容，容值 1μF~10μF），容值不足会导致环路不稳定，出现输出振荡；同时要关注电容的 ESR（等效串联电阻），部分 LDO 对 ESR 有明确范围要求（如 0.1Ω~10Ω）。
• 反馈电阻精度：若需通过外接电阻分压调整输出电压，需选择高精度电阻（如 1% 精度），避免因电阻误差导致输出电压偏离目标值；同时电阻阻值不宜过小（建议≥1kΩ），防止额外功耗过大。

3. 噪声与纹波控制

对于模拟电路（如运放、传感器）或射频电路，LDO 的噪声会直接影响系统性能，需重点控制。

• 噪声抑制（PSRR）：优先选择高 PSRR（电源抑制比）的 LDO，尤其是在输入电压纹波较大的场景（如前端为开关电源），高 PSRR 能有效抑制输入纹波传递到输出端。
• 噪声旁路与滤波：在 LDO 的输入端并联 1μF~10μF 陶瓷电容和 10μF~100μF 钽电容，滤除输入的高频和低频纹波；输出端除主电容外，可额外并联 0.1μF 小电容，抑制高频噪声。
• 接地设计：采用 “单点接地”，将 LDO 的 GND 引脚、输出电容 GND、负载 GND 汇聚到同一点，避免接地阻抗产生的噪声耦合。

4. 热设计与效率优化

LDO 的功耗主要转化为热量，若散热不良会导致芯片过热保护，甚至损坏，同时需尽量提升能量利用效率。

• 功耗与散热：LDO 的功耗计算公式为 P=(Vin-Vout)×Iout，当压差或负载电流较大时（如 Vin=5V、Vout=3.3V、Iout=1A，功耗 = 1.7W），需选择封装散热能力强的 LDO（如 TO-220、DFN 封装），必要时增加散热片或扩大 PCB 铜皮面积（建议铜皮面积≥1cm²）。
• 效率平衡：LDO 的效率 =（Vout×Iout）/（Vin×Iin）×100%，压差越大效率越低，若压差过大（如 Vin=12V、Vout=3.3V），建议先通过 DC-DC 降压到接近 Vout 的电压，再用 LDO 稳压，兼顾效率与低噪声。

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二.一个重点：影响 LDO PSRR 的因素

通过调整 VIN – VOUT 和输出电容，就可以改善特定应用的 PSRR。

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问题1.为什么将 LDO 用在开关电源的后级呢？

其实最主要的原因就是 LDO 可以衰减开关电源产生的纹波，而衰减开关电源纹波的主要参数就是 LDO 电源抑制比——PSRR。

1.什么是 LDO 的 PSRR？

PSRR 是 LDO 的主要参数之一，在各厂商 LDO 的数据手册中都可以找到这一参数，PSRR 规定了在某个频率下叠加的交流信号从 LDO 输入到输出的衰减程度。PSRR 的为：

该公式的含义是衰减越高，PSRR 值就越高。

（注意：有些供应商会使用负号来表示衰减）

2.实际举例：如何使用 PSRR 参数来减小开关电源的纹波。

常见的电源拓扑结构——开关电源 + LDO

开关电源（Buck 电路）将 12V 输入电源降压为 4.3V，纹波达到±50mV；LDO则进一步调节输出电压为 3.3V。

LDO 的 PSRR 将决定 3.3V 输出电压的纹波。

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根据 LDO PSRR 的定义，为了确定输出纹波的衰减程度，首先要确定开关电源输出纹波的频率。假设这个例子频率为 1MHz，需查看 LDO 的 PSRR-频率曲线，如下图所示：

在下列条件下，1MHz 时的 PSRR 指定为 45dB：

• IOUT = 150mA
• VIN – VOUT = 1V
• COUT = 1μF

在这种情况下，45dB 相当于 178 的衰减系数，可以计算出 LDO 输入端的±50mV 纹波在输出端被压缩至±281μV。

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3.VIN_VOUT 产生的影响

假设将 VIN – VOUT 降至 250mV，这时需要查看下图中的曲线。

可以看到，在其他条件保持不变的情况下，1MHz 时的 PSRR 降至 23dB，也就是衰减系数为 14。这是由于 LDO 内部的 CMOS 元件进入线性区域，也就是说，随着 VIN – VOUT 接近 LDO 的内部压差，PSRR 开始下降。LDO 内部压差，是指 LDO 的内阻与输出电流的乘积（当然还有其他影响因素），降低内部压差有助于提高 LDO 的 PSRR，进一步来说，减小输出电流有助于提高 LDO 的 PSRR。

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4.输出电容对 LDO PSRR 的影响

改变输出电容也会影响 LDO 的 PSRR，如下图所示 

    

将输出电容从 1μF 增加到 10μF，VIN-VOUT 仍保持在 250mV，1MHz 时的 PSRR 增加到了 42dB。曲线中的高频峰已经向左移动，这是由于输出电容器的阻抗特性导致的。通过适当调整输出电容的大小，可以提高衰减系数。

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