电源篇 - 降压电路LDO

本文介绍了LDO降压电路的工作原理、拓扑结构,包括其线性稳压特性,适合的场景及限制,并提供了选型依据和实际项目中的应用示例。还涉及到LDO在散热、封装、成本等方面的考虑,强调了理解LDO在电路设计中的重要性。

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感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,属于原创。

一、拓扑结构
在这里插入图片描述
1、LDO拓扑如上图,要想掌握LDO,必须理解拓扑结构,几乎所有LDO都是基于此拓扑结构。
2、由拓扑可知,LDO属于线性电源,通过控制开关管的导通程度实现稳压,输出纹波小,无开关噪声;
3、线性电源,输出电流等于输入电流,发热功率=电压差电流,转换效率=Vo/Vi;
4、LDO不适合电压差过大的场合,比如输入24V,输出3.3V,如果电流20mA,发热功率=20.7V
20mA=0.54W,效率只有13.75%;
5、LDO不适合电流大的场合,电流大,发热功率相对较大,同时,压差大,可能导致电压下拉,具体看datasheet的电压降,比如1V/1A(电流1A时,压降最少1V,此时,如果输入电压4V,输出最大只能3V);
6、根据经验,SOT-23封装,发热功率不超过0.3W;SOT-89,发热功率不超过0.5W;
7、如果发热功率过大,可以考虑使用BUCK降压电路,必须使用LDO的话,可以串联电阻,分担一部分功耗,但需要注意LDO电压降必须满足要求。

二、选型
1、选型依据:输入与输出电压,输出电流,静态电流,发热功率,封装,成本等;
2、品牌很多,像TI、合泰、南京微盟、UTC等,可以上立创商城查找。
3、项目实战以78L05、ME6211C33M5G、HT7333-3为例,其它型号,设计方法大同小异。

三、项目实战
1、原理图设计

<think>好的,我需要回答用户关于LDO线性稳压电路的工作原理及应用的问题。首先,我得回顾一下自己掌握的知识,并查看用户提供的引用内容,确保回答准确且符合要求。 用户提到的系统级指令要求使用正确的LaTeX格式,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并且生成相关问题。同时需要引用用户提供的四个参考文献,适当在回答末尾添加引用标识。 首先,LDO的工作原理部分。根据引用[2],LDO相对于传统线性稳压器,压差更低,可能只有200mV。传统线性稳压器需要2-3V的压差。这部分需要解释压差的概念,并说明LDO如何实现低压差。引用[3]提到电流源型LDO可以并联,以及同相输入端的电压计算公式,可能需要涉及到反馈控制环路的结构。 然后,引用[1]详细介绍了LDO的参数,如裕量电压、静态电流、PSRR等,这些可以作为工作原理的补充说明,比如如何通过调整导通管的类型(如NPN、MOSFET)来降低压差。引用[4]中的AMS1117芯片作为例子,可以说明实际应用中的电路设计和参数考虑。 接下来是结构安排。根据用户示例,应该先讲原理,再讲应用。在原理部分,分点说明传统稳压器和LDO的区别,以及LDO的内部结构,如误差放大器、导通管、反馈网络等。可能需要画一个简化的框图,但这里只能用文字描述。同时,结合引用中的内容,比如NPN稳压器和FET导通管的区别,准LDO等类型。 应用部分需要列举常见的应用场景,如便携设备、噪声敏感电路、分布式供电系统等,并引用[4]中的芯片参数作为例子,说明如何选择LDO的参数。 生成相关问题部分,需要考虑用户可能进一步询问的内容,比如如何选型、参数影响、比较与其他稳压器的优缺点等。 现在检查LaTeX是否正确使用,例如压差公式、反馈电阻公式等。例如,输出电压公式应该是$V_{out} = V_{ref} \times (1 + \frac{R1}{R2})$,需要正确使用$符号包裹。 最后,确保每个引用只在回答中出现一次,并在适当的位置标注引用标识。比如,在解释压差时引用[2],在参数部分引用[1],在应用例子引用[4],在并联结构引用[3]等。 可能需要注意的细节:LDO的调整管类型(如PMOS、NMOS),影响压差的因素,效率计算,PSRR的重要性,以及实际应用中的注意事项,如散热、输入输出电容的选择。 现在将这些思路整理成结构化的回答,确保符合用户要求的格式,使用中文,正确引用,并生成相关问题。</think>### 线性稳压电路LDO)工作原理 低压差线性稳压器(LDO)是一种通过调整导通管的阻抗实现稳定输出的电源管理器件。其核心结构包括**误差放大器**、**导通管**(如MOSFET或双极型晶体管)和**反馈网络**(见下图)。 #### 1. **压差特性** LDO的关键优势是低压差(Dropout Voltage),即输入与输出的最小电压差。传统线性稳压器需要$V_{in} \geq V_{out} + 2\text{V}$,而LDO仅需$V_{in} \geq V_{out} + 0.2\text{V}$[^2]。例如,若输出为3.3V,输入只需≥3.5V即可工作。 #### 2. **工作原理** - **反馈控制**:输出电压通过电阻分压反馈到误差放大器,与参考电压$V_{ref}$比较。若$V_{out}$偏离设定值,误差放大器调整导通管的阻抗,使$V_{out}$恢复稳定。 - **导通管类型**: - **NPN型**:压差较大(约1V),需较高驱动电流[^1]。 - **MOSFET型**:压差低(约0.2V),适合低压场景。 - **准LDO**:结合NPN和PNP管,平衡成本和性能[^1]。 输出电压公式为: $$V_{out} = V_{ref} \times \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)$$ 其中$R_1$和$R_2$为反馈电阻[^3]。 #### 3. **关键参数** - **裕量电压**(Dropout Voltage):决定最小输入输出电压差[^1]。 - **静态电流**(Quiescent Current):空载时自身消耗的电流,影响待机功耗[^1]。 - **PSRR**(电源抑制比):表征抑制输入噪声的能力,高频场景需高PSRR。 - **效率**:$\eta = \frac{V_{out}}{V_{in}} \times 100\%$,受压差和静态电流影响[^1]。 --- ### LDO的应用场景 1. **便携设备**:如手机、IoT设备,依赖低功耗和低压差特性延长电池寿命[^4]。 2. **噪声敏感电路**:为ADC、传感器供电,利用高PSRR减少噪声干扰。 3. **分布式供电**:多级电源系统中,LDO用于后级精确稳压。 #### 典型电路示例(以AMS1117为例) ```text 输入电容 LDO芯片 输出电容 Vin ──┬───╮ ┌─────┐ ┌───┐ │ ├─IN│ │OUT├─┬─┴── Vout C1 │ │ │ │ C2 GND ─┴─┬─GND ADJ ─┴─分压电阻 │ R1 │ R2 GND GND ``` 通过调整$R_1/R_2$可设置输出电压(如AMS1117-ADJ型号)。 ---
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