LDO集成電路穩(wěn)壓器及典型AS1117電路介紹

LDO簡(jiǎn)介

LDO（Low Dropout Regulator）意為低壓差線性穩(wěn)壓器，是新一代的集成電路穩(wěn)壓器，相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說，它通常具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比PSRR（Power Supply Rejection Ratio）。LDO是一個(gè)功耗很低的微型片上系統(tǒng)（SoC），它可用于電流主通道控制，芯片上集成了具有極低線上導(dǎo)通電阻的MOSFET、肖特基二極管、取樣電阻和分壓電阻等硬件電路。并具有負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、精密基準(zhǔn)源、差分放大器和延遲器等功能。PG是新一代LDO，具有輸出狀態(tài)自檢和延遲安全供電功能，也可稱為Power Good，即“電源好或電源穩(wěn)定”。
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LDO結(jié)構(gòu)框圖

LDO的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電路等。

LDO基本工作原理

其基本工作原理是：系統(tǒng)加電，如果使能引腳處于高電平狀態(tài)，則電路開始啟動(dòng)，恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時(shí)誤差放大器對(duì)輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理，如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變。
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LDO的主要參數(shù)

在進(jìn)行LDO選型時(shí)，需要確認(rèn)的參數(shù)有：輸入電壓、輸出電壓、最大輸出電流、輸入/輸出電壓差、LDO自身的功耗、線性調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、接地電流和工作溫度。

下面以AS1117作為選型過程進(jìn)行論述。

1、輸入電壓

輸入電壓是LDO可以從外部連接的電源，根據(jù)不同的應(yīng)用和輸入電壓的不同，需要選擇不同輸入電壓范圍的LDO。

在AS1117的Datasheet中，推薦的輸入電壓的最大值是15V，器件自身可以承受的最大電壓是20V，這樣在進(jìn)行輸入電壓選擇時(shí)，輸入電壓的電壓值一定要低于15V。

2、輸出電壓

輸出電壓是低壓差線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)，也是電子設(shè)備設(shè)計(jì)者選用穩(wěn)壓器時(shí)首先應(yīng)考慮的參數(shù)。低壓差線性穩(wěn)壓器有固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型。固定電壓穩(wěn)壓器使用比較方便，而且由于輸出電壓是經(jīng)過芯片廠家精密調(diào)整的，所以穩(wěn)壓器的精度很高。另外，其設(shè)定的輸出電壓數(shù)值均為常用電壓值，不可能滿足所有的應(yīng)用要求，而且外接元件數(shù)值的變換將影響穩(wěn)定精度。

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3、最大輸出電流

用電設(shè)備的功率不同，要求穩(wěn)壓器輸出的最大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩(wěn)壓器成本越高，為了降低成本，在多個(gè)穩(wěn)壓器組成的供電系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)各部分所需的電流值選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓器。

4、輸入/輸出電壓差

輸入/輸出電壓差是低壓差線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)。在保證輸出電壓穩(wěn)定的條件下，該電壓壓差越低，線性穩(wěn)壓器的性能就越好。

根據(jù)不同的輸出電流，輸入/輸出電壓差會(huì)有所不同。

5、線性調(diào)整率

線性調(diào)整率是指在某負(fù)載電流的條件下，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出電壓的變化量。線性調(diào)整率越小，輸入電壓對(duì)輸出電壓的影響越小。LDO的性能越優(yōu)越。
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6、負(fù)載調(diào)整率

負(fù)載調(diào)整率是指在某輸入電壓條件下，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出電壓的變化量，負(fù)載電流增大，輸出電壓降減??；負(fù)載電流減小，輸出電壓將增大。負(fù)載調(diào)整率越小，負(fù)載變化對(duì)輸出端的影響越小，LDO的性能越優(yōu)越。

7、接地電流

接地電流是指串聯(lián)調(diào)整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩(wěn)壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱為靜態(tài)電流，但是采用PNP晶體管作為串聯(lián)調(diào)整管元件時(shí)，這種習(xí)慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差穩(wěn)壓器的接地電流很小。

8、工作溫度與功耗

器件工作溫度的選擇需要根據(jù)產(chǎn)品自身工作的環(huán)境及LDO自身產(chǎn)生的熱量來(lái)綜合考慮。LDO一般都會(huì)有散熱焊盤，需要將散熱焊盤充分的打孔，并且在散熱焊盤部分進(jìn)行阻焊開窗處理。

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典型電路

AS1117的輸出電壓是可調(diào)的，其典型工作電路如下圖所示，因?yàn)槭禽敵鲭妷嚎烧{(diào)的LDO，所以需要在外部增加分壓電阻，選擇分壓電阻時(shí)應(yīng)盡量選擇高精度的電阻，如正負(fù)1%精度甚至更高精度的電阻。

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