电源-LDO器件选型

tick_tock

, [) t$ E4 L; G9 h( C& @* n6 F' f7 kLDO选型
1. LDO描述

7 b& Z1 h' v$ o  g* b( gLDO即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

' ]3 ?' L4 [. `/ B' B( W& ^: SLDO是通过调整三极管或MOS管的输入输出电压差来实现固定的电压输出，基本元件是调整管和电压参考元件，电压转换的过程是连续平滑的，电路上没有开关动作。LDO电路的特点是输出电压纹波很小，带负载能力较弱，转换效率较低。
) n" q- x/ S2 j7 q0 D: b, E/ B
. [# J3 Q1 o, E! x以下是元器件LDO选购筛选条件:

 输出配置：正，负，正或负；
! S( r6 z+ [& e3 f2 p8 ?( F 输出类型：可调/可编程，可调，固定，固定/可调
( x& |* k3 ?( z( \* T% ~) Z1 T% ~ 输出通道数：1至4；
 最大输入电压：-40V至450V（典型值）；
 输出电压（固定）：1.2V,1.8V,2.8V,3.3V,4V,5V,12V等（典型值）；
( a, p  N5 O" `, `, d 输出电压（可调）：0V至15V，0.8V至5V等；
 压降（max）:1.3V@800mA，1.6V@1A，2.5V-1.5A等；
, `) Z% m0 y0 |! p 最大输出电流：10mA至8A（典型值）；
 工作电源电流（max）:0.1uA至700mA（典型值）；
 纹波抑制（PSRR）：18dB（1kHZ），117dB至56dB（120HZ至10MHZ）；
 工作温度：0℃至70℃，-40℃至85℃，-65℃至150℃（TJ）等；
 参考封装：SOT-23-5，SOT-89-3，SOP-8，LQFP-48等。
% T( J: Z( \! E
8 r! q2 q# u3 c9 x# }) C 品牌/产地：AMS，TI，ST，ADI，ZLG等。

 包装/方式：托盘，盒装，管装，编带等。
2.LDO关键指标及定义
2.1 输入电压范围

LDO的输入电压范围决定了最低的可用输入电源电压。器件数据手册指标可能提供宽的输入电压范围，但最小的输入电压Vin必须大于Vout+Vdrop。需要注意，这与器件手册中所给出的输入电压最小值无关。
7 d& ^6 N2 E; I7 @$ d% W% I! A1 v: o
0 {3 r4 z- x, p2 n例如器件AMS1117-1.8，Vdrop=1.3V@1A，因此最小输入电压典型值为3.3V，4V，5V。
  \* J" A% G4 R# a, b2.2 压差
- c* ]. F; n- ?
. E( W9 q0 `( i) t! g4 j在压差模式下，调整元件作用类似于可变电阻，阻值接近于零，LDO无法调节输出电压，因此输入电压和负载调整率，精度，PSRR和噪声等参数无意义。压差应尽可能小，以使功耗最小，效率最高，已知商城中压差最小为550nV@1A。
% A: [$ ^% K* b) J2 d' }6 j- h
例如器件AMS1117-1.8，Vdrop=1.3V@1A，要求查看最大电流对应的最小压差。
2.3 输出电压

输出电压是LDO的重要参数之一，LDO有固定输出电压和可调输出电压两种类型。
0 f9 T6 \, [6 C9 u
固定输出LDO使用比较方便，有厂家精密调整，精度很高，所以LDO建议选取固定输出电压，不选带有ADJ功能能够节省器件，降低干扰。但固定输出电压均为常用电压值，不可能满足所有的应用要求，是否选用带有ADJ功能的LDO根据后级电路输入电压确定。
2 U' ?) q* d* @' b2.4 最大输出电流

LDO的输出电流有限，商城提供LDO器件输出电流在10mA至8A之间，要想保证8A输出还有诸多限制条件，通常，输出电流越大的LDO成本越高，为了降低成本， 一般确定好输出电流Iout后，至少留25%的裕量。
2.5 效率
1 T5 Z/ O% e) t3 F; B  P
LDO的效率由接地电流和输入/输出电压确定。如需获得较高的效率，必须降低裕量电压和接地电流。此外，还必须最大程度的缩小输入和输出之间的电压差，输入至输出电压差是确定效率的内在因素，与负载条件无关。
( d9 J6 j  ~+ v# p# c( E: U" F/ e
3 ?( j5 C) s* ~* K+ x. W3 ]. U例如，采用5V电源供电时，3.3V的LDO的效率不超过66%，但当输入电压降至3.6V时，其效率将增加至91.7%。
2.6 温度性能
0 s" B, ]6 Z$ s0 n. L. X
! F; _, M3 \' \6 v% V* W( v' wLDO的工作温度由环境温度和结点温度组成，由于LDO工作时会发热，因此工作温度超过环境温度。
( E9 {" l8 f0 e" ?
在器件手册中，给出功耗Pd与最大工作结温Tj（max），环境温度及器件封装类型有关，Pd为（Vin（max）-Vout（min））X Iout(max),其中：Pd为最恶劣情况下的最大实际功耗，因此不能因为LDO带载工作时在指定工作温度范围内烧坏。
( Z$ N" }% z8 r' {8 k
不同封装，其LDO的温度性能是不一样的，一般SOT-23封装发热功率不超过0.3W，SOT-89封装发热功率不超过0.5W。
2.7 电源抑制比（PSRR）
2 v! I+ A' i/ @, A' `2 ]9 K
LDO的输入源往往存在许多干扰信号存在，电源抑制比（PSRR）反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力，PSRR越大输出信号受输入源的影响越低。
- t4 O2 q/ o. h9 o% B+ W
7 G, q0 p, M1 R( u想要选择高的PSRR的LDO时，取决于以下几点：

在10HZ至100kHZ的频率范围内，PSRR取决于LDO的性能；
% C1 A# j0 z+ Y
1 E5 T" n0 Q0 n, x而在高于100kHZ的频率范围，PSRR更多的则是受系统中无源器件的影响（使用建议的输入输出实际电容值，优化PCB不搬和接地尽量减少外部纹波的串扰）；
* |' T6 m1 Z- H4 e, R' s5 z
' V1 J  e+ O' b( P! I+ V' o! yLDO工作在接近压差模式时没有充分的空间来抑制输入纹波信号，也会降低PSRR。

% m) R$ b0 l9 n& n例如LDO前面的DC/DC的开关频率时100kHZ,纹波大小在100mV,可以根据器件PSRR特征图计算LDO之后的纹波大小。（如50dB@100kHZ，LDO之后的纹波大小为0.3mV）
. A- X8 n' Q  N0 U( |2.8 输出噪音
% k9 x" Y2 G' v
不同于PSRR，输出噪音是指LDO自身产生的噪音信号，低噪音的LDO可以很好的降低LDO产生额外噪音，使输出的电压更加纯净。
/ @0 O' w; k0 H& V
# n+ _1 |, h( z9 X5 Z" D2 l*例如AMS1117-3.3器件在10HZ至10kHZ带宽范围内有0.005%Vout的输出噪音。因此在比较数据手册指标时，给定的带宽和工作条件是重要的考虑因素。
2.9 负载调整率
9 l8 v4 Y7 a% J4 F
6 t" F# P, u1 B% R* P当负载电流变化缓慢时，一般LDO能够保持输出恒定不变，当负载电流快速变化时，输出电压就会随之改变，输出电压的变化量决定了负载瞬态性能，这个值越小越好。

Crash

之前的线性稳压器，78XX系列的芯片。
都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。
有些地方，只需要降压1V，这就用不了了，所以才有LDO的。

Dollche

常见的LDO是由P管构成的，由于LDO效率比较低，因此一般不会走大电流。