電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))LDO是使用很廣泛的基礎(chǔ)模擬類電源,輸出噪聲小、電路簡(jiǎn)單,用于調(diào)節(jié)和控制從較高輸入電壓電源中輸出的較低電壓,在很多電路中都可以找到它的身影。
LDO穩(wěn)壓器為很多應(yīng)用提供了一種簡(jiǎn)單而又經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓。雖然很多時(shí)候這種器件都被認(rèn)為是很簡(jiǎn)單的一類器件,但其實(shí)它的技術(shù)特性也相當(dāng)值得研究。
低噪LDO為敏感模擬電路賦能
LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的使用非常簡(jiǎn)單,需要外接的元件不多,只需在外圍配幾顆旁路電容就能構(gòu)建出低噪聲電源為敏感電路供電。模擬電路很多比較敏感,為了保證電源的純凈,LDO的應(yīng)用非常關(guān)鍵。
這類應(yīng)用,和LDO的PSRR、總輸出噪聲指標(biāo)息息相關(guān)。PSRR,紋波抑制比,代表了LDO在某個(gè)頻率下從輸入到輸出的衰減程度,PSRR和輸入電壓紋波以及輸出電壓紋波相關(guān),衰減越高,PSRR值越高。
在一些寬帶寬應(yīng)用下,具有高PSRR的LDO能夠?yàn)V除上游DCDC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)噪聲。低噪聲的輸出能盡可能降低低頻噪聲,從而維持敏感模擬電路的信號(hào)完整性,意義重大。較低的輸出電流會(huì)降低壓差,從而有助于提高PSRR。
更改輸出電容器也會(huì)對(duì)PSRR產(chǎn)生影響,通過(guò)調(diào)整輸入電壓和輸出電壓之間的壓差和輸出電容,可以提高特定應(yīng)用的PSRR。更改輸出電容在低頻時(shí)幾乎不會(huì)影響PSRR,但在高頻時(shí)對(duì)PSRR影響很大。而更改降噪電容在高頻時(shí)不會(huì)影響PSRR,但在低頻時(shí)會(huì)影響很大。
PSRR,標(biāo)注的LDO抑制來(lái)自輸入的外部噪聲能力,在LDO里,噪聲還可能來(lái)自內(nèi)部。內(nèi)部噪聲可能來(lái)自電路的帶隙基準(zhǔn)源、放大器以及晶體管。
為了抑制內(nèi)部噪聲,可以選擇降低誤差放大器的帶寬,這樣可以有效地降低帶隙基準(zhǔn)源的高頻噪聲,但是會(huì)一定程度上降低LDO的動(dòng)態(tài)性能,需要看應(yīng)用來(lái)權(quán)衡。或者加低通濾波,加前饋電容,也是一種辦法。
在敏感的模擬電路中,往往都會(huì)需要稍微犧牲效率來(lái)保證電源的純凈。不過(guò)LDO也能把效率做高,壓差足夠小的情況下,LDO效率其實(shí)并不低。
LDO降低功耗匹配數(shù)字負(fù)載
用于模擬和射頻負(fù)載的LDO更看重低噪聲和高電源抑制能力,而LDO用于數(shù)字負(fù)載則更看重功耗,對(duì)噪聲的要求稍微不那么嚴(yán)格。低功耗的同時(shí)為了響應(yīng)軟件導(dǎo)致的負(fù)載變化而發(fā)生的時(shí)鐘頻率變化,LDO相應(yīng)的負(fù)載調(diào)整能力要求也更嚴(yán)格。
降低器件的靜態(tài)電流是現(xiàn)在各種電源芯片都重點(diǎn)關(guān)注的降功耗的環(huán)節(jié),但降低靜態(tài)電流的前提是,不會(huì)降低整體設(shè)備的系統(tǒng)性能,LDO同時(shí)能提供低的待機(jī)功耗和出色的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),從能讓終端設(shè)備就能在維持主要性能的同時(shí)最大限度延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間。
LDO總的耗散功率等于輸入電壓減去輸出電壓再乘以輸出電流,再加上輸入電壓乘以靜態(tài)電流。設(shè)備正常使用時(shí),靜態(tài)電流上的功率耗散不多,但其實(shí)靜態(tài)電流在功率耗散上的占比比想象中的多很多,因?yàn)殡娮釉O(shè)備大多數(shù)時(shí)候處于待機(jī)狀態(tài)。
降低靜態(tài)電流時(shí)也需要考慮瞬態(tài)響應(yīng)性能,更低靜態(tài)電流的LDO響應(yīng)時(shí)間肯定會(huì)受到影響,來(lái)自負(fù)載和電壓瞬變的干擾會(huì)大一些。所以降低靜態(tài)電流的同時(shí)內(nèi)部設(shè)計(jì)保證瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)能力也很重要。
輸出電容會(huì)影響到對(duì)負(fù)載電流變化的響應(yīng),這也是為何有些直流偏置特性不佳的電容不適合與LDO一起使用。
小結(jié)
LDO雖然簡(jiǎn)單,但它的特性鮮明,應(yīng)用范圍廣。在半導(dǎo)體技術(shù)不斷推陳出新的今天,LDO和其他半導(dǎo)體器件一樣也在不斷演進(jìn),用更多特性和更好性能不斷為電路設(shè)計(jì)賦能。
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ldo
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