LDO概念

本文深入探讨了低压差线性稳压器(LDO)的概念、工作原理、特点以及在不同应用场景下的优势。重点介绍了LDO在电池供电设备中的高效能表现,与传统线性稳压器的对比分析,以及如何根据具体需求选择合适的LDO型号。

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LDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。

  

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。

生产厂家

  TI,NS,Maxim,LTC,Intersil,Fairchild,Micrel等;

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
在网络搜索后发现,“LDO”在IT领域可能指代多种含义,以下是几种常见的解释及其应用场景: --- ### 1. **Logical Disk Organization (逻辑磁盘组织)** LDO可以表示“Logical Disk Organization”,用于描述存储系统中的数据结构和管理方式。它通常涉及如何优化磁盘空间分配以及提高读写效率。 - LDO技术常应用于数据库管理系统(DBMS)或文件系统中。 - 它的目标是减少I/O延迟并提升整体性能。 --- ### 2. **Low Dropout Regulator (低压差线性稳压器)** 虽然主要出现在硬件工程领域,但在嵌入式开发和物联网设备中也属于重要概念。“低dropout调节器”是一种电源管理芯片,确保电子设备获得稳定的电压供应。 - 常见于移动计算设备、传感器节点等需要高效能源利用的地方。 - 开发者可以通过编程接口监控其状态或者调整参数设置以适应不同负载需求。 --- ### 3. **Language Development and Operations** 从软件开发生命周期角度来看,LDO还可能是某些团队内部术语缩写形式代表语言发展运维工作流程的一部分包括但不限于语法分析器构建工具链集成测试框架部署方案制定等内容 需要注意的是如果没有更多上下文信息很难确切判断提问者真正想要了解哪方面知识因此建议提供更多细节以便给出更加精准的答案 例如如果是关于特定平台上的实现那么应该指出该名称是否特指某个产品系列或者是通用名词等等... --- ### 示例代码片段展示如何配置一个简单的LDO模块(假设为模拟场景) ```c #include <stdio.h> void configure_ldo(float input_voltage, float output_voltage) { if(input_voltage > output_voltage + 1){ printf("Configuring LDO with Input Voltage %.2fV Output Voltage %.2fV\n",input_voltage,output_voltage); } else{ printf("Error: Insufficient voltage difference for proper operation.\n"); } } int main(){ configure_ldo(5.0,3.3); // Example configuration } ``` 以上仅为理论模型实际应用时需参考具体器件手册完成正确初始化过程。 ---
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