ldo的设计

第1章 绪论

1.1低压差稳压电源在现实生活中的应用

低压差稳压器(LDO)能够在很宽的负载电流和输入电压范围内保持规定的输出电压，而且输入和输出电压之差可以很小。这个电压差被称为压降或裕量要求，在负载电流为2A时可以低至80mV。现在，便携设备需要使用的低压差线性稳压器经常多达20个。最新便携设备中的许多LDO被集成进了多功能电源管理芯片2(PMIC)——这是高度集成的系统，拥有20个或以上的电源域，分别用于音频、电池充电、设备管理、照明、通信和其它功能。

然而，随着便携系统的快速发展，集成式PMIC已经无法满足外设电源要求。在系统开发的后期阶段必须增加专用LDO来给各种选件供电，如相机模块、蓝牙、WiFi和其它连接模块。LDO还能用来辅助降低噪声，解决由电磁干扰(EMI)和印刷电路板(PCB)布线造成的稳压问题，并通过关闭不需要的功能来提高系统效率。

1.2低压差稳压电源的发展现状

LDO发展概况 中国集成电（IC)产业经过40余年的发展，已经形成了一个良好的产业基础，并已经进入了一个加速发展的新阶段。借鉴国外先进技术，充分利用国内优惠政策，是当前国内各个IC公司发展的立足点。 作为被广泛应用于手机、DVD、数码相机以及Mp3等多种消费类电子产品中的稳压芯片，LDO已引起人们的高度重视。国内早期从事LDO生产的圣邦微电子有限公司生产的SG2001、SG2002及SG2003系列LDO，足以满足当前市场上主流电压、电流的需要；它的SG2004、SG2011以及SG2012系列产品，非常适合于大电流负载应用；而它的SGM2007/2006/2005系列RF LDO更适用于手机电源的应用。尽管是国产芯片，但这些芯片的性能丝毫不逊色于国外同类产品，而价格更适合于当前国内市场。 由此看来，国内与国外IC发展的将不会越来越大，每个国人都可以相信，中国不仅可以成为IC产业的新兴地区，更能成为世界IC强国。

1.3低压差稳压电源的发展趋势

目前，低压差线性稳压器正进入一个蓬勃发展的新时期。主要表 现为新技术不断涌现，新工艺被普遍采用，新产品层出不穷，其应用领域也日益广泛。低压差线性稳压器的发展趋势：

一、广泛采用新技术，不断开发新产品

目前新型VLDO的调整管大多采用CMOS工艺制成的P沟道 MOS场效应管（PMOS),也有的采用N沟道MOS场效应管 (NMOS)。其中，NMOS功率场

效应管的压差可低至几十毫伏。若 用VLDO配上外部大功率MOSFE丁管，还可获得更低的压差和大电 流输出。PMOS和NMOS超低压差线性稳压器中的调整管是采用 CMOS工艺制成的，亦称CMOS VLDO。此外，目前还有一种 DMOS VLDO,它是采0DMOS工艺制成的，例如美国TI公司新推 出的REG101型VLDO，就采用DMOS场效应管。 二、不断提高技术性能

目前，新型LDO和VLDO的技术性能不断得到改善，功能也日 臻完善。它们不仅具有过电流保护（亦称限流保护）、过热保护功能， 还增加了过电压关断（Overvoltage Shutdown)、输入欠电压保护 (Input Undervoltage Protection)、电池极性反接保护（Reversed\Battery Protection)等功能。一'旦输入电压超过最大值或低于最小值 时，LDO能自动将电源关断。即使将输人电源的极性接反，也能保 护LDO不受损坏。

三、进一步拓宽LDO的应用领域

为简化多路稳压电源的设计，美国Micrel公司推出的MIC68200 型低压差稳压器具有排序与跟踪功能。所谓排序，就是在由多个稳压 电源构成的电源系统中，使每个稳压电源的输出都能按照规定的顺序 接通或关断。在构成主电源和从电源时，利用此功能可对电源的工作 顺序进行自动排序，以满足微处理器、现场可编程门阵列 (FPGA)对各路电压工作顺序要求。此外，MIC68200还具有跟踪能 力，其辅助输出电压能自动跟踪主输出电压的变化，并随时调整自己 的输出电压使各路输出之间的相对变化量为最小。

为满足CDMA (异步码分多址）手机电源的需要，美伝公司无触点稳压器厂家专门开发了带串行接口的可编程五路输出式超低压差线性稳压器，典型产品为 MAX1798/MAX17\。

复合式低压差线性稳压器兼有开关电源和LDO的优点，不仅电源效率高，而且输出纹波电压和噪声极低，是一种颇具发展前 景的新型稳压器。复合式低压差线性稳压器有两种设计方案，一 种是将LDO作为开关稳压器的后置稳压器；另一种是在同一个芯 片中集成DC/DC变换器与LDO。例如，美国Microchip公司开发 的复合式超低压差线性稳压器TC1304，内部包含同步降压式开关 稳压器和VLDO，前者适合给微处理器供电，后者可作为辅助电源使用。

1.4章节安排

本设计第一章为绪论 ，绪论包含LDO的应用，发展现状及发展趋势。 第二章稳压电源的分类，对稳压电源的典型种类做了介绍。第三章也是本次设计的重点既直流稳压电源的组成及各部分的作用工作原理。

第2章 稳压电源的组成

稳压电源（stabilized voltage supply）是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。 2.1 交流稳压电源

又称交流稳压器。随着电子技术的发展，特别是电子计算机技术应用到各工业、科研领域后，各种电子设备都要求稳定的交流电源供电，电网直接供电已不能满足需要，交流稳压电源的出现解决了这一问题。常用的交流稳压电源有： ①铁磁谐振式交流稳压器。由饱和扼流圈与相应的电容器组成，具有恒压伏安特性。

②磁放大器式交流稳压器。将磁放大器和自耦变压器串联而成，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压。

③滑动式交流稳压器。通过改变变压器滑动接点位置稳定输出电压。

④感应式交流稳压器。靠改变变压器次、初级电压的相位差，使输出交流电压稳定。

⑤晶闸管交流稳压器。用晶闸管作功率调整元件。稳定度高、反应快且无噪声。但对通信设备和电子设备造成干扰。20世纪80年代以后，又出现3种新型交流稳压电源：补偿式交流稳压器。数控式和步进式交流稳压器。净化式交流稳压器。具有良好隔离作用，可消除来自电网的尖峰干扰。 数控稳压电源：是通过观察区在设备输出端取样，对现时电压跟额定电压作出比较、核对，如比较为负值，则发送数据到中央处理器（CPU），由中央处理器作出电压加的命令。同时，检测区检测半导体是否已开、关。确认无误后，中央处理器做出电压加的命令控制半导体工作，从而达到额定电压的标准。如果正值，中央处理器则做出电压减的命令，整个过程全部数字化只需0.048秒时间。 本设备将瞬间反复变化的电压通过数字控制回路稳定来确保输出电压始终为额定电压。

采用数码式控制原理监控电压的变化，通过电子晶闸开关调整变压器的TAP来始终保持稳定的输出电压的数码式电源稳压器（DIGITAL TAPCHANGING METHOD）

2.2直流稳压电源

又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。前者表示输入电压的变化对输出电压的影响。纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；后者表示输入电压或负载急剧变化时，电压回到正常值所需时间。直流稳压电源分连续导电式与