低压差线性稳压器(LDO)简介

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:412

摘要：本文论述了低压差线性稳压器(ldo)的基本原理和主要参数，并介绍ldo的典型应用和国内发展概况。

引言

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，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。

一．ldo的基本原理

低压差线性稳压器(ldo)的基本电路如图1-1所示，该电路由串联调整管vt、取样电阻r1和r2、比较放大器a组成。

图1-1 低压差线性稳压器基本电路

取样电压加在比较器a的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压uref相比较，两者的差值经放大器a放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用mosfet。

二．低压差线性稳压器的主要参数

1．输出电压(output voltage)

输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数，也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。低压差线性稳压器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使用比较方便，而且由于输出电压是经过厂家精密调整的，所以稳压器精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值，不可能满足所有的应用要求，但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。

2．最大输出电流(maximum output current)

用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常，输出电流越大的稳压器成本越高。为了降低成本，在多只稳压器组成的供电系统中，应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。

3．输入输出电压差(dropout voltage)

输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。比如，5.0v的低压差线性稳压器，只要输入5.5v电压，就能使输出电压稳定在5.0v。

4．接地电流(ground pin current)

接地电路ignd是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压器工作电流。该电流有时也称为静态电流，但是采用pnp晶体管作串联调整管元件时，这种习惯叫法是不正确的。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。

5．负载调整率(load regulation)

负载调整率可以通过图2-1和式2-1来定义，ldo的负载调整率越小，说明ldo抑制负载干扰的能力越强。

图2-1 output voltage&output current

(2-1)

式中

△vload—负载调整率

imax—ldo最大输出电流

vt—输出电流为imax时，ldo的输出电压

vo—输出电流为0.1ma时，ldo的输出电压

△v—负载电流分别为0.1ma和imax时的输出电压之差

6．线性调整率(line regulation)

线性调整率可以通过图2-2和式2-2来定义，ldo的线性调整率越小，输入电压变化对输出电压影响越小，ldo的性能越好。

图2-2 output voltage&input voltage