LDO 稳压器芯片的选择应用参考

在电子设计中，我们总是需要不同的直流电压来提供电路工作。最常用的就是使用 LDO 稳压器芯片来实现不同直流电压的输出。因此，如何选择合适的 LDO 就显得尤为重要。很多工程师在选择过程中，只根据输出电压和电流这两个指标进行选择，却忽略了其他几个关键技术指标，导致所选的 LDO 并不是最佳选择。下面我们就来了解一下 LDO 的工作原理和几个重要的技术指标。

原则 I导言

LDO，即低压差稳压器，属于线性电源。其应用所需的外部元件相对较少。大多数型号的 LDO 只需在输入端和输出端连接一个滤波电容器。如下图所示

其内部结构如下图所示

从原理图可以知道，LDO 主要由 PMOS、误差放大器、反馈电阻和基极基准电压组成。LDO 的主要工作过程是通过分压电阻将输出电压进行分压，与基极基准电压进行比较，并通过运算放大器输出调节 PMOS 管的导通压降，从而实现输出电压的动态稳定。

选择参数

• 输入电压

输入电压是指输入端可输入的工作电压范围。如果输入电压为 5V，则在选择时应选择耐压为 10V 左右的 LDO。一般来说，建议输入电压范围为正常输入电压的两倍以上。

• Vout

输出电压是 LDO 最重要的参数，也是电子设备设计人员在选择稳压器时首先要考虑的参数。LDO 有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压稳压器比较容易使用，而且由于输出电压是由制造商精确调节的，因此稳压器具有较高的精度。但是，它所设定的输出电压值是普通电压值，不能满足所有应用要求。可调输出 LDO 的输出精度受外部元件精度和温度变化的影响。

• 最大电流

这是输出端子的最大输出电流值。这里应考虑正常工作时的平均电流和峰值电流。这主要取决于 LDO 能否在短时间内提供所需的峰值电流。

• Pd

LDO 的耗散功率 PD=（Vin-Vout）*Iout，假设输入电压 Vin=12V，输出电压 Vout=3.6V，输出电流 Iout=180mA，则 LDO 的耗散功率 PD=1.512W，所有这些功耗都是通过热损耗实现的，因此不建议在输入输出电压差过大、输出电流较大的情况下使用 LDO。

如果我们真的需要使用它，就必须考虑 LDO 芯片能承受多大的功耗。详情请参考芯片手册中提供的数据。

让我们以 SSP7903 为例。下图显示了不同封装的最大功率耗散。这个最大功率耗散是芯片所能承受的最大热功耗。如果超过这个值，芯片就会烧毁。同时，我们建议不要在最大极限值下长时间使用。

上述典型封装会耗散功率，因此我们将选择底部的 TO 252 封装。设计时要留有余地。可以增加散热垫或加装散热器来达到温度和增加功率，以免烧坏 LDO 芯片。

• 压差电压

Vdrop=Vin-Vout，定义为输入电压与输出电压之差。LDO 在不同的负载电流下有不同的电压差。下图是输出电流与电压差之间的关系曲线。可以看出，输出电流越小，电压差越小。输入电压越低，功耗越小，效率越高。如果在实际应用中，输入电压与输出电压之间的电压差很小，但需要输出一定的电流（100mA），则必须选择合适的 LDO 才能保证正常输出。

例如，78L05 的电压差约为 2V，而 H7550-H 的电压差仅约为 600mV。当然，只有选择 H7550-H 才能保证输出正常。同时，芯片的功耗会小得多，性能也会更好。

• Iq

Iq=Iin-Iout，它的定义是当外部负载电流为 0 时，为 LDO 内部电路供电所需的电流。大多数 MOS 结构 LDO 的 Iq 都很小，这是衡量 LDO 在低负载条件下自身消耗的一个重要指标。Iq 越小越好。

• 负载瞬态响应

表示负载电流突然变化时输出电压的最大变化。它是输出电容、等效串联电阻和旁路电容的函数。输出电容的作用是提高负载瞬态响应能力，同时还可用作高频旁路。

• 启动电源

它是指在通电瞬间施加一定负载时，输出端电压超出精度范围的现象。这也是很多人忽视的一点。如果过冲值较大，可能会影响甚至损坏后续电路元件，造成电路板故障。

这是在某网站上购买的 LDO 芯片。输入电压为 7V，负载为 10mA，输出电压为 5V。上电波形和电压开关波形如下：

开机瞬时波形 电压切换波形（7V 至 10V 切换）

芯片通电时的最大值为 6.816V，持续时间为 263ms，超过 36%。切换电压时，最大值达到 6.225V，持续 1ms，超过 24%。对于那些 5V 的微控制器来说，这是一个很大的损害，极有可能导致后续芯片的损坏。

以前使用的 SSP7903 输入电压为 5.6V，负载为 10mA，输出为 3.6V。在上电和电压切换期间没有过冲。

开机瞬时波形 电压切换波形（5.6V 至 15V 切换）

• P电源抑制比（PSRR）

电源纹波抑制比是输入电压噪声波动（纹波）与输出电压噪声波动（纹波）之比，通常用分贝（dB）表示。

计算公式为 定义为 LDO 抑制 Vin 上噪声的能力。

PSRR 值越大，纹波抑制能力越强。

• 噪音

与 PSRR 不同，噪声是指 LDO 本身产生的噪声信号。低噪声 LDO 稳压器芯片可有效降低 LDO 产生的额外噪声。输出电压更加纯净。噪声的计算值一般为有效值（均方根值）。您也可以使用峰峰值进行分析。

• 输出效率

由于 Iq 非常小，在实际计算中可以忽略不计。

从公式中可以看出，Vin 和 Vout 之间的电压差越大，LDO 的效率越低，消耗的功率越大，产生的热量也越大。

• 负载调节

它指的是在给定负载变化情况下输出电压的变化，负载变化通常是从空载到满载。负载调节率越小越好。

• 线路调节

它是指输入变化对输出的影响，即在一定负载下输出电压变化与输入电压变化的比值。线性调整率越小越好。

LDO 稳压器芯片典型应用电路参考

• 增加输出电压的电路

• 恒流调节电路

• 双电源输出电路

以下是常用的 LDO :

公司简介Siproin微电子有限公司是一家专业的 "无晶圆厂 "公司，从事以下业务 集成电路 开发和提供系统级解决方案。公司的主要产品包括磁存储 STT-MRAM、 电源管理物联网通信、专用驱动器、工业计量和单芯片微电脑 (MCU)。/DSP）和相应解决方案的官方网站： http://www.siproin.com