【手把手教超详细】如何设计电路中的线性稳压器？全网最全两种LDO电路详解-带三极管和MOS管的

一、问题提出

经常，我们会在电路中遇到这两种LDO电路（图源网络，有侵删）

带MOS管的

带三极管的

那么这两种具体有什么区别呢？

当输出电压波动的时候，LDO内部的负反馈调节机制怎样去削弱这种波动，使得输出电压平稳？

二、各部分特性阐述

三极管特性

首先阐述一下三极管的特性。

参考了这篇文章：NPN型三极管与PNP型三极管基本原理_npn型3极管-优快云博客

三极管有两种，NPN型和PNP型，他们的特点也不一样

电流特性le=lb+lc

1.根据电流的连续性，发射极电流(le)是由基极电流(Ib)和集电极电流(lc)组成的即:le=lb+lc
2.这是三极管工作中的基本电流关系，表明基极电流和集电极电流是发射极电流的组成部分。

放大倍数β

1.由于基极电流非常小，而集电极电流则是由基极电流控制的，对于参杂浓度确定的晶体管，发射机扩散出来的自由电子与基极的空穴数量都是固定的个数，而且有一定的比例关系，我们可以定义为三极管的放大倍数(增益)，通常用β来表示，这个参数称为电流增益，它表示基极电流(Ib)与集电极电流(lc)之间的比例关系:Ic=βxIb
2.因此，集电极电流是基极电流的放大倍数，这个倍数是三极管的一个关键特性，通常在几十到几百之间

导通条件

1.针对NPN的三极管，需要对基极添加高电平，并在B与E电压差大于0.7v时，此时Vc > Vb > Ve，三极管导通，电流从c极流向e极，基极负载电流是流向三极管的基极。

2.针对PNP的三极管，需要对基极添加低电平，并在B与E电压差大于0.7v时，此时Vc < Vb< Ve，三极管导通，电流从e极流向c极，基极负载电流是流出三极管的基极。

可以看下面这个

集电极电流变化

虽然集电极电流是由外部电源（Vce）提供的，但其大小受基极电流（Ib）的控制，形成电流放大效应，基极电流越大，集电极电流也越大。可以参考三极管的输出特性曲线

三极管工作在放大区的时候，基极电流越大，集电极电流就越大。

MOS管特性

看了前面的三极管，对mos管应该有更直观的认识。

MOS管也有两种，PMOS管和NMOS管，还有耗尽型和增强型，PMOS和NMOS的特性和三极管可以对照着记忆。主要把三个极替换成了d，g，s来表示，栅极g=基极b；漏极d=集电极c；源极s=发射极e

先复习一下N沟道的输出特性曲线和转移特性曲线。这图一看比较复杂，但是如果把它和三极管的混合着看，能够发现一些规律。

观察可变电阻区，也就是Ⅰ区，当栅源电压不变的时候，漏极电流Id随着漏源电压Uds的增加近似按直线上升。在整个曲线上，Ugs的绝对值增大的时候，漏极电流Id在减小。注意这里说的是N沟道，也就是NMOS管。P沟道的变化规律相反。

运放特性

这里主要讲一下误差放大器，先记住，误差放大器是带负反馈的，那么它其实工作在线性区，此时虚短和虚断都是存在的。因此可以根据这个去进行芯片选型。

运放中还有差动放大器等，这些我后面再出教程解释。

三、回答问题

根据前面所讲的这几个特性，结合起来再回过去看前面提出的两种电路。

NPN管LDO

带三极管的LDO中，首先注意到，参考电压Uref在同相输入端输入，并且用的三极管是NPN管

输出电压变化的情况：

1. 当输出电压UO变大的时候，会导致输出电压UQ变大，也就是UQ>Uref的时候，误差放大器会倾向于使输入的电压相等，运放的输出电压是U+减去U-，因此输出电压会变小，因此电流Ir会变小。

2. 从三极管VT看，此时基极电流变小，那么集电极电流和发射极电流都会变小，因此UO也会变小，因此这种电路能够有效抵抗UO变大的情况。

参考电压变化的情况：

1.当参考电压Uref变大的时候，因为是同相输入端变大，因此输出电流也会变大

2.从三极管上看，基极输入电流变大，发射极电流也会变大，因此UQ也会变大，传到运放的反相输入端，抵消了误差放大器输出变大的趋势

PMOS管LDO

带MOS管的LDO中，特别注意到，参考电压是从反相输入端输入，用的MOS管是PMOS管

输出电压变化的情况：

1.当输出电压VOUT变大的时候，会导致VFB变大，同样误差放大器会倾向于使输入的电压相等，运放的输出电压是U+减去U-，因此输出电压会变大。

2.从运放这里看，也就是误差放大器这里看，VIN不变，UG变大，那么UGS会变大，根据PMOS管的性质，UGS变大，Id会变小，也就是漏极电流会变小，导致VOUT也会变小，因此地抵消了VOUT变大的情况。

参考电压变化的情况：

1.当参考电压Uref变大的时候，因为是反相输入端变大，因此输出电压会变小

2.从PMOS管上看，Ug变小，VIN不变，Ugs变小，则漏极电流会变大，使得VFB变大，传到运放的同相输入端，抵消了误差放大器输出变小的趋势。

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//这是一段测试代码，和前文无关~~~
#include <Adafruit_TinyUSB.h>
#include <Wire.h>
#define PCA9536_I2C_ADDR 0x41  // PCA9536的I2C地址
#include <TinyGPSPlus.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#define MAX_DATA_COUNT 100  // 定义最多存储的数据条数
 
String gpsDataArray[MAX_DATA_COUNT];  // 定义一个字符串数组
static const int RXPin = D7, TXPin = D6;
static const uint32_t GPSBaud = 9600;
int counter = 0;  // 定义一个变量，初始值为0
// The TinyGPSPlus object
TinyGPSPlus gps;