低壓降穩(wěn)壓器之理想與現(xiàn)實(shí)以及影響操作功能的解析

穩(wěn)壓器在想要從不穩(wěn)定或可變的電源中獲得穩(wěn)定電源電壓的應(yīng)用至關(guān)重要。這類電源包括逐漸放電式的電池或整流后的交流電壓等。而對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲或殘留交流紋波較敏感的應(yīng)用，包括射頻收發(fā)器、Wi-Fi 模塊和光學(xué)圖像傳感器，采用線性穩(wěn)壓器來(lái)可最大限度地減少整個(gè)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和誤差。

能夠在電源輸入和輸出端之間保持低壓差的線性穩(wěn)壓器通常稱為低壓降（LDO）穩(wěn)壓器。其基本特點(diǎn)是無(wú)論輸出電流、輸入電壓、熱漂移或工作壽命（老化）如何變化，都能保持恒定的輸出電壓。這些是理想條件，但現(xiàn)實(shí)世界中的情況卻有些不同。由于 LDO 輸出電壓并非絕對(duì)穩(wěn)定，因此主要會(huì)影響以下操作功能：

a）由于有限的控制回路速度，負(fù)載電流的快速變化會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的變化。有時(shí)內(nèi)部調(diào)節(jié)回路無(wú)法對(duì)電流的快速變化（由于時(shí)間延遲）作出反應(yīng)，就會(huì)導(dǎo)致通常約為幾十毫伏（mV）的下沖/過(guò)沖。

b）輸入電壓的快速變化（通常是由 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波引起的）無(wú)法通過(guò)控制回路完全過(guò)濾，于是輸入電壓的變化會(huì)一定程度地反映在輸出電壓中，該參數(shù)稱為電源抑制比（PSRR），且通常是頻變參數(shù)。一些制造商標(biāo)示的 PSRR 為負(fù)數(shù)，有些則為正數(shù)。一般而言，PSRR 絕對(duì)值越高，從輸入到輸出的傳輸干擾信號(hào)就越少。通常情況下，受到干擾的輸入電壓會(huì)以 mV 或更低的單位級(jí)別傳輸至輸出端。相似地，輸入電壓的快速變化（即“線路瞬態(tài)響應(yīng)”）可發(fā)生于 LDO 輸出端。

c）半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)自身會(huì)產(chǎn)生固有的噪聲，主要是由自由原子與基礎(chǔ)材料晶體結(jié)構(gòu)碰撞而引起。由于固有噪聲是一種半導(dǎo)體中與電流傳導(dǎo)原理相關(guān)的物理現(xiàn)象，因此可以通過(guò)一些技術(shù)來(lái)抑制，但是不可能將其徹底去除。現(xiàn)代 LDO 的輸出噪聲可以達(dá)到數(shù)以百計(jì)的微伏（uV）甚至更小，但是頂級(jí) LDO 產(chǎn)生的噪聲就會(huì)達(dá)到微伏（uV）單位。

d）其他影響還包括輸入電壓的一個(gè)緩慢變化及其對(duì)線路調(diào)整率的影響、負(fù)載電流的一個(gè)緩慢變化及其對(duì)負(fù)載調(diào)整率、導(dǎo)熱系數(shù)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。

在現(xiàn)實(shí)世界中，必須綜合考量所有這些影響及其作用，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定和精確。因此，有必要仔細(xì)考量上述的情況可能關(guān)乎一個(gè)特定應(yīng)用。例如對(duì)于需要最佳圖像質(zhì)量的攝像機(jī)應(yīng)用，LDO 對(duì)負(fù)載電流變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)就是最為重要的。當(dāng)噪聲值低于100 uVrms 且 PSRR 值為常規(guī)水平（高于50 dB）時(shí)，對(duì)圖像質(zhì)量的影響就微不足道。