理解LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)的一些術語和定義

1、理解LD的一些 術語和定義個人博客http:/ed nchi t vdrcpM Figure 1. Topical Application Circuit cf LDO RegulAtorD 2j03.5II QiinpuE viitoge Vi |V|Figure 2, Dropout R&giom of TPS76733 V LDO)Tran slated by flytigery 2007/8/16簡介這篇報告告訴你如何理解LD啲一些術語和定義，如口穩(wěn)壓塊的壓降，靜態(tài)電流，待機電流，效率，瞬態(tài)響應，線性/負載調(diào)整率電源紋波抑制比，輸出噪聲電壓，精度，功耗等。而且在介紹每一個概念時都給出了

2、例子加以說明。1壓降壓降被定義為輸入電壓與輸出電壓之間的差，當輸入電壓下降到一定程度 時輸出電壓將不再維持在一個恒定的 電壓。該點發(fā)生在輸入電壓不斷接近 輸出電壓時。圖1是一個典型的LDO電路，在非調(diào)整區(qū)域PMO可以看作一個電阻，電壓降下量可以表示 為Vdropout=lo*R onDropoutV dropout T 口 XIR on舉個例子，下圖是TPS7673的 輸入輸出特性，輸出1A的時候它的壓降是350mV從輸入電壓是3.65V的時候輸出電壓就開始下降 從2V到3.65V是 該LD的非 調(diào)整區(qū)域。輸入電壓如果低于2V將不會有 輸出，也就是說LDOF動作。比較低的電壓降有利于提高LDO

3、 的效率。個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi 2靜態(tài)電流靜態(tài)電流，也被叫做流向地的 電流，定義為輸出電流與輸入電流的差。圖3定義了靜態(tài)電流Iq=Ii-Io 減小靜態(tài)電流有助于提高LDO 的效率。FlQur# 3. QLi4e&cnt Currnt of LDO Rgulator個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi 靜態(tài)電流由調(diào)整管的偏置 電流（比如說參考電壓消耗電流，采樣電阻消耗電流，誤差放大器消耗 電流）和驅(qū)動調(diào)整管基級的電流組成 它的大小主要由 調(diào)整管，LDO的結構，和環(huán)境溫度決定。對于雙級型晶體管，靜態(tài)電流隨著負載電流

4、成比例的增加，因 為雙級型晶體管是 電流驅(qū)動器件。另外在非調(diào)整區(qū)域，由于發(fā)射級和基級 寄生電流路徑的影響靜態(tài)電流也會增加，該寄生電流路徑是由于基 級電壓比輸出電壓低所引起的。對于MO管，靜 態(tài)電流幾乎不隨負載的變化而變化，幾乎是一個恒定 值，因為MO管是 電壓驅(qū)動器件。對采用MO管的LDO來說對靜態(tài)電流有貢獻的只有參考 電壓的消耗，采樣電阻消耗電流，誤差放大器消耗 電流。在應用中如果對靜態(tài)電流的消耗比較苛刻的 話，最好是采用MO管作 為調(diào)整管的LDO個人博客http:/ed nchi 3待機電流待機電流是指帶有使能信號的LDO當 該信號關閉的時候LDO消耗的 電流。參考電壓和誤差放大器同 樣也

5、處于不供電的狀態(tài)，在待機 模式的時候，請參考圖4Standby curenl -瓜個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi Figure 4. Stndb CurrtHi of LDO RAQUlaldr4效率LDO的效率與 輸入輸出電壓，靜態(tài)電流有關，計算公式如下效率=(Vo*Io)/(Io+Iq)*Vin*100%為了盡可能提高效率，必 須使壓降和靜態(tài)電流盡可能小。另外輸入和輸出電壓之間的差也 應該盡可能小，因為LDO的消耗=(Vi-Vo)*Io 如果不考 慮負載的話，輸入輸出電壓的差是決定效率的一個至關重要的參數(shù)。例子1、在下面的條件下3.3V的LDOTPS

6、769最低的效率是多少？輸入電壓范圍3.64.5V ,輸出電流范圍是80mA100mA最大的靜態(tài)電流是17uA最低的效率是多少？2、如果輸入電壓范圍是3.64V在上面的同 樣條件下，最低的效率又是多少?Efficiency :5瞬態(tài)響應瞬態(tài)響應被定義為在輸出階躍電流條件下，輸出電壓的最大允 許變化量瞬態(tài)響應通常與輸出電容大小，其等效ESR旁路 電容，最大允許負載電流大小有關 瞬態(tài)電壓的變化量可以定 義為：c.inax.Al1+ AVFSR個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi Atl與LD閉環(huán)帶寬 有關，AVESR是由于輸出電容的ESR導致的變化量的大小，實際應

7、用決定了這個值應該多小。個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi Figure Transient Response of 1100 mA LCO Regullator個人博客http:/ed nchi 圖5是一個1.2VLDO勺瞬 態(tài)響應過程，輸岀電容的大小 為4.7uF，瞬間負載吸收將近90mA勺 電流，電壓最大的下降量 為120mV如 圖所示。 隨后在1us的 時間里LD（控制 環(huán)路對負載電流的變化做岀相 應（Atl =1us）, LDO帶寬決定了大小，最后17us之內(nèi)輸岀電壓達到穩(wěn)定狀態(tài)。為了獲得更好的瞬 態(tài)響應，LD（需要更 寬的帶寬，更大的輸岀容量，低

8、ESR電容（當然要滿足CSR要求）6線性調(diào)整率線性調(diào)整率是一個反映 輸入電壓變化的時候?qū)攲珉妷旱挠绊懙囊粋€量，被定 義為Lun白 rguilaliDn -pBl -CHUTLDDGND-jh-E5R 二Clunge ol InpuE5Time IuftlFigure 6. Lin檔 TraHiarkt Response of TPS76933IRLiham0u4|mM UllageLr FT1 AULfti3.3403.120巨 J.JQQ3藥050Tkw us個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi 圖6是TPS76933輸入電壓瞬態(tài)響應結 果，左邊是輸入電壓

9、，右邊是輸岀電壓，由于輸入電壓的變動，輸岀電壓有輕微的變化 圖7是輸岀電壓對輸入電壓的圖示，虛線是由于 輸入的變化引起輸岀的變化圖示。增加LD（的 開環(huán)增益有助于提高 線性調(diào)整率 （該段為概略翻譯）個人博客http:/ed nchi |npll- VfMFigure 7. TPS76933 Output Voltage With Respect to the Input Voltages7負載調(diào)整率負載調(diào)整率是衡量LDO在 負載電流變動的情況下，輸岀電壓保持恒定的一 種能力。被定 義為Load regulation;Mq4-fuVReulcam5Q100ftficp Change of Lod

10、d CwiemiIN CftJTGNDThoeluaJTim* Li*Figure 8. Lead Transient Response of TPS76350J _ _ & 泅IDO”f T-EWJnuadlno1l 凹 mi h1 150個人博客http:/ed nchi 輸出電壓最大的變動情況是負載電流從0變到它允許的最大值或者最惡劣值。如圖8所示。負載調(diào)整率取決于AVLDR因為負載調(diào)整率同線性調(diào)整率一樣是一個穩(wěn)定的參數(shù)。圖9是TPS76350 5VLDO 的輸出電壓對輸出電流的曲線。提高開環(huán)增以有助于改善負載調(diào)整率。Ort put Cwrrwrt mA藝口h 昌星#3EIP1O9個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi Figure 9. TPS7635Q LDO ReguHator Output Voltage With Risp#ct to Output Currents8紋波抑制比電源噪聲抑制比也被叫做紋波抑制比。是衡量LDO對輸入電壓電源變動抑制的一種能力，與線性調(diào)整率不同的一點是，紋波抑制比需要考慮很寬的頻率范圍。個人博客http:/ed nchi 個人博客http:/ed nchi P5RR - D 肛 ae EipatiDn vs Output Current圖14是