LDO的基本結構和性能參數(shù)

●供電與電源調(diào)整是電子電路系統(tǒng)最重要的功能之一。任何帶負載的電子電路系統(tǒng)，手機、電腦等等，沒有穩(wěn)定的供電系統(tǒng)都無法正常工作。對于集成度更高、更復雜的系統(tǒng)，穩(wěn)壓功能模塊的性能就顯得尤為重要，因為一點小小的電源波動就可能被放大，使得系統(tǒng)無法正常工作甚至造成不可逆損壞。
●低壓差（Low Drop-out）穩(wěn)壓器是線性穩(wěn)壓器的一種，不同于開關穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器更簡單而且速度更快。如圖1所示，是LDO的基本結構：

圖1 LDO的基本結構

●LDO的基本結構可以分為五個部分：①調(diào)整管；②反饋環(huán)路；③運算放大器；④電壓基準。

1.調(diào)整管

●調(diào)整管在LDO中是最為關鍵的角色，運算放大器通過比較參考電壓VREF和VOUT，產(chǎn)生一個反饋控制信號，確保VOUT穩(wěn)定在與參考電壓VREF相關的某個電壓值附近。LDO穩(wěn)態(tài)工作時，調(diào)整管不可避免存在一定的壓降，這就使得VOUT始終小于VIN。

BJT PMOS NMOS 達林頓連接

2.反饋環(huán)路

●反饋環(huán)路決定了穩(wěn)定輸出VOUT的大小。但無源電阻的工藝實現(xiàn)誤差比較大、占用面積也較大。

3.運算放大器

●在這里運算放大器起到了比較的作用，但不同于單純的比較器，LDO中的運算放大器處于反饋環(huán)路之中，因此需要滿足一定的穩(wěn)定性條件，否則LDO將發(fā)生振蕩以至于無法正常工作甚至造成電路損壞。

高增益 穩(wěn)定性 低功耗 低噪聲

圖2 單端運放（有源電流鏡）

圖3 單端運放（Cascode運放）

●單端運放穩(wěn)定性最好，但增益一般不高，可以采用Cascode運放提高增益，但輸入輸出擺幅小。

圖4 兩級運放

●兩級運放增益得到了提升，但需要考慮頻率補償?shù)膯栴}，提高了電路復雜程度；更多的晶體管意味著更大的面積、功耗和噪聲。

4.電壓基準

●當溫度（Temperature）、電源（Voltage）、工藝角（Process）變化時，電路系統(tǒng)需要一個可靠的電壓基準以保證正常工作。模擬集成電路設計中采用正負溫度系數(shù)相抵消的原理制作出這樣一個電壓基準。PN結正向壓降的負溫度系數(shù)、不相等電流密度下工作的BJT之間的VBE的差值的正溫度系數(shù)，即ΔVBE的大小與溫度成正比。

圖5 正溫度系數(shù)電壓的產(chǎn)生

5.性能參數(shù)

●線性穩(wěn)壓器包括三個大的指標：精度、功率轉換效率和使用環(huán)境。

①精度

誤差（參考電壓VREF誤差、運算放大器輸入失調(diào)VOS造成）

增益誤差（運算放大器增益不是∞造成）

溫度漂移（基準電壓VREF不是完全與溫度無關造成）

線性調(diào)整率

負載調(diào)整率

負載突變響應

電源抑制

②功率轉換效率

=POUT/PIN

③使用環(huán)境

溫度

負載

寄生效應

穩(wěn)壓點