一、LDO基本概念
LDO即low dropout regulator,低压差线性稳压器,这是相对于传统的线性稳压器来说的。
便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V,放完电后的电压为2.3V,变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求,应使用线性稳压器,以保证电源电压稳定和实现有源噪声滤波。
当系统中输入电压和输出电压接近时,LDO是最好的选择,可达到很高的效率。外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容。
二、分类及原理
根据采用晶体管类型的不同,LDO可分为双极型和CMOS型。其中,双极型又有PNP和NPN两种,CMOS型又有P-MOSFET和N-MOSFET两种。双极型英文又可以简称为BJT。
1,分类。
CMOS型LDO的原理电路图如下。能支持非常低的压降、低静态电流、改善的噪声性能和低电源抑制,但P-MOS的成本更高。
双极型LDO的原理电路图如下。具有高输入电压的优点,且拥有更好的瞬态响应,但需要更高的压降电压。
常见的5种LDO基本电路图如下,前三个是双极型,后两个是CMOS型。
A是标准NPN晶体管稳压器,B是减少压差的NPN稳压器,C是低压差PNP晶体管稳压器,
D是P通道MOSFET稳压器,E是N通道MOSFET稳压器。
2,工作原理。
2.1,CMOS型LDO的工作原理:
LDO的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络,保护电路等。
基本工作原理是这样的:系统加电,如果使能脚处于高电平时,电路开始启动,恒流源电路给整个电路提供偏置,基准源电压快速建立,输出随着输入不断上升,当输出即将达到规定值时,由反馈网络(分压电阻)得到的反馈电压也接近于基准电压值,此时误差放大器将反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大,再经调整管放大到输出,从而形成负反馈,从而使输出电压不受输入电压和温度变化的影响而保持一定。同理如果输入电压变化或输出电流变化,这个闭环回路将使输出电压保持不变,根据分压原理得到:Vout=(R1+R2)/R2 *Vref.