Richtek立锜科技线性稳压器 (LDO) 选型

一、什么是LDO?

LDO也可称为低压差线性稳压器，适合从较高的输入电压转换成较低输出电压的应用，这种应用的功率消耗通常不是很大，尤其适用于要求低杂讯、低电流和输入、输出电压差很小的应用环境。

二、LDO的特性

LDO透过控制线性区调整管的传导来调节输出电压，这种线性调节方式能提供精确、没有杂讯的输出电压，能对负载的改变做出快速的回应。因此，LDO的主要优势就在于它的简单性，很低的使用成本和杂讯，以及快速的回应能力。

然而，与开关切换式调节器相比，特别是在高VIN / VOUT的应用中，LDO的 效率相对较低，此时的功率消耗就成了较棘手的问题。

由于采用的是线性调节的方式，输入和输出之间的电压差乘上负载平均电流所得到的功率就成为消耗在LDO调整管上的功耗，它可以被计算为PD = (VIN - VOUT) * ILOAD。所以，如果VIN和VOUT之间有过大的差异，并具有较高的负载电流，就会导致过度的消耗。

较高的功耗意味著LDO需要较大的封装，这便增加了成本、PCB空间和应用中的热问题。当LDO上的功耗超过0.8W时，最聪明的做法就是以Buck架构的转换器予以取代。

三、应用

要选择适当的LDO，首先要考虑输入和输出电压范围、它的电流负载能力和封装散热能力。了解一个LDO的最小电压差(dropout voltage)是非常重要的，因为它决定了LDO在输入、输出电压差很小时的输出稳定能力。

微功率应用中（例如一些长年使用电池的应用），LDO的静态电流IQ需要很低以避免不必要的电池消耗，此时就需要特殊的极低静态电流的LDO。

在那些需要非常干净、低杂讯输出的应用中，低输出杂讯和优良的PSRR参数就成为选择LDO的关键指标。

LDO线性稳压器通常用于：

• 转换较高的输入电压（VIN）为较低的输出电压（VOUT）
• 需要非常乾淨的电源，或是对杂讯比较敏感的实际应用
• VIN/VOUT比值不是很高，例如要将3.3V输入转换成2.5V输出
• 不需要大电流输出的应用（通常可以高达1A）
• 落在LDO上的功耗是有限的，例如少于0.8W

四、LDO的种类

下图是两种使用不同调整元件的常用 LDO电路结构： PMOS类型和NMOS类型。

• PMOS类型LDO：针对 VIN > 2.5V的应用

这是PMOS LDO的基本电路，由调整管Q1、参考电压和控制调整管的误差放大器构成。误差放大器透过电阻分压网路以感测输出电压。

如图所示，调整管Q1是一个P通道的MOSFET，它的源极与输入电压相连。

这个控制回路很简单：误差放大器透过控制P-MOSFET的栅极电压使回馈引脚的电压维持在与参考电压相同的水准上。

当负载增加或输入电压降低导致输出电压下降时，误差放大器将拉低相对于源极的栅极电压，这便增加了P-MOSFET的传导水准，输出电压就会再次上升到原来的稳定电压上。

在此配置中，MOSFET可以被控制在非常接近MOSFET-ON的传导水准，这使得即使VIN非常接近VOUT时，LDO仍可以正常操作。但由于栅极电位不能低于接地电位，输入电压也必须够高以提供足够的空间让MOSFET的栅-源极电压处在能够正常操作的水准上。因此，使用P-MOSFET为调整管的LDO也会需要大约2.5V的最低输入电压要求。

• NMOS类型LDO：针对 VIN > 1V的应用(使用外部偏置电压VBIAS 或内部电荷泵生成偏置电压)

在一些应用中，您可能需要用非常低的电压来驱动LDO，此时，您需要选用以N-MOSFET为调整管的LDO 。

使用N-MOSFET为调整管的LDO需要使用比输出电压高的栅极驱动电压。为了达成非常低的输入和输出电压指标，许多N-MOSFET LDO使用由内部电荷泵电路或外部输入的偏置电压来为其栅极提供驱动电压，这使得这些N-MOS LDO可以使用非常低的输入电压，例如1V。

N-MOSFET也比具有相似尺寸的P-MOSFET具有更低的导通电阻（RDS(ON)），让它们的最小电压差(dropout voltage)同时也更低，这使得在低压降的应用中输出更大的电流成为可能。

下图是采用N-MOS LDO从1.5V的低压源提供乾淨、稳定的1.0V输出的一个应用线路。由于LDO只有0.5V的压降，它可以提供更多的输出电流，且不会有过度的功率消耗。

五、LDO产品系列

• 输出电压固定的通用LDO

• 输出电压可调的通用LDO

• 低输入电压与低输出电压的系统内稳压系列

• 电池应用的超低静态电流系列

• 工业级LDO (支援大范围的输入电压和温度变化)

• 车用级LDO

• 其他