深入LDO學習

目錄

工程問題

1 LDO 輸出電源電平低于設置值

2 電源芯片欠壓保護電路導致上電時序不滿足設計的要求

原理/layout圖

優點

缺點

原理

選型

熱計算

計算 LDO 工作時的結溫

工程問題

1 LDO 輸出電源電平低于設置值

某款LDO芯片在3.3V轉2.5時，輸出了2.3v，忽略了Dropout（壓差的要求），此款為1v壓差

應選取低壓差的LDO器件。

2 電源芯片欠壓保護電路導 致上電時序不滿足設計的要求

雖然1.8V先于1.2V上電，但1.2V卻延時了將近2s才上電。由于1.8V導通后，電壓被容性負載拉低，1.8V-S的電壓被迅速拉低，使得流向LDO的電壓變得很小， 觸發了欠壓保護，直到充電完畢，LDO才開啟。

需要在1.8V的MOS的柵極加個電容，減緩MOS導通速度。

原理/layout圖

可以看出，左邊的電容正極緊挨vin，且形成的地環路明顯小于右邊。同時注意，ldo和電容的地要在同一層。

有些LDO是6腳，多了SENSE過流感應腳，僅在大電流場合下使用，大于5A，一般小電流

不用。

但SENSE 功能會導致電源芯片輸出電壓不穩定。

(由于相鄰層高速信號高速翻轉導致耦合進去，紋波大，數據傳輸時出現誤碼）

PCB:由于回流路徑經過，所以R5與R6也需要粗印制線連接。

SENSE只是提供電流感應的功能，只需要考慮低噪聲。

不需要考慮大電流問題，因此用普通信號線連接，且遠離干擾源。

優點

對低頻噪聲的抑制效果明顯，高速瞬態響應。

能夠衰減開關模式電源產生的電壓紋波。

電壓輸入與輸出無延時。

沒有電感。

缺點

輸入與輸出壓差過大不適用。

壓差！負載電流越大，壓差越大，工作溫度越高，壓差越大。

散熱功耗（功率損耗）：（輸入-輸出電壓）乘電流。

故只能輸出小功率，工作效率低， 能耗消耗大，電流輸出小。

最大功耗不能超過3W,否則散熱有問題，且LDO可能會損壞。

ldo的輸出電容的ESR不能過小，不然負反饋很難工作。

原理

由差分放大器與工作在線性區的三極管組成。一般雙極穩壓器耐壓高且消耗電流偏大，

CMOS穩壓器耐壓偏低但消耗電流低，工作在線性區，當輸出電壓變小，反饋電壓也變小

差值變大，輸出電壓隨之變大。

想要更改啟動時間，變更FB的分壓電阻？

1. 并聯了前饋電容CFF，降低了誤差放大器的噪聲增益。

負反饋使得LDO的輸出噪聲不隨輸出電壓上升而大幅增加。

負反饋分析：

內部零點補償網絡：CFF和R1

形成了一個零點：ZFF=1/(2π×R1×CFF)，該零點增加了正相移

也形成了一個極點：PFF=1/(2π×R1//R2×CFF)

傳統LDO的反饋回路的環路增益曲線由于輸出電阻較大，與負載電容作用后會產生

一個低頻極點P1，這個低頻極點帶來的附加相移使得反饋回路不穩定

用外部鉭電容（100mΩ量級）補償后，由于鉭電容擁有較高的ESR（如1ohm）

使得環路曲線中出現一個零點,高ESR將零點移至一個較低的頻率

這個零點帶來的反相相移的環路增益將為1

抵消掉之前低頻極點帶來的附加相移，使得反饋回路穩定

但ESR不能過大，不利于瞬態特性

2.并聯了輸出電容COUT,ESR補償

因為LDO屬于晶體管型，輸出阻抗高，所以需要并聯減小阻抗

利用坦電容特定的ESR和電容值可以為LDO進行補償。

采用MOS管后，將不需要特定的ESR來中和附加相移。

選型

壓差

ldo顧名思義，要求壓差要低

Vout≈vin-vdrop

功耗

（輸出電壓-輸入電壓）*電流

最大輸出效率

輸入電流等于輸出電流加上靜態功耗Iq*vin

電源紋波抑制比（PSRR）

越大越好，代表抑制輸入紋波的能力越強，一般給出的是1KHz下的值。

熱計算

計算 LDO 工作時的結溫

輸出電壓：1.8V，輸入電壓：3.15與3.45V

電流變化從0-500mA，環境溫度50℃，熱阻28℃/W，求其結溫？

1 求出動態功耗與靜態功耗

靜態：（漏電流*輸入電壓）=15ma*3.45V

動態：（3.45-3.15）*500ma

2 結溫=總功耗*熱阻系數+環境溫度

=（輸入電壓-輸出電壓）*電流*熱阻+環境溫度

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