LDO線性穩(wěn)壓器高精度電壓基準源分析

隨著集成電路規(guī)模的發(fā)展，電子設備的體積、重量和功耗越來越小，這對電源電路的集成化、小型化及電源管理性能提出了越來越高的要求。電源IC產(chǎn)品主要包括線性穩(wěn)壓器、開關式穩(wěn)壓器(DC/DC)、電池充電/管理IC、PWM/PFM控制器、AC/DC穩(wěn)壓器及功率因數(shù)校正(PFC)預穩(wěn)壓器等。而目前在所有這些電源IC中，線性穩(wěn)壓器IC的銷售額最大，LDO線性穩(wěn)壓器又是增長最多和最快的產(chǎn)品，它的快速崛起源自于便攜式產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，如便攜式電話、 PDA(個人數(shù)字助理)、掌上型/膝上型電腦、數(shù)碼相機等。

LDO線性穩(wěn)壓器綜述

LDO(LowDropout)線性穩(wěn)壓器，也稱低壓差線性穩(wěn)壓器或低漏失線性穩(wěn)壓器。

LDO線性穩(wěn)壓器與開關式穩(wěn)壓器的比較

LDO線性穩(wěn)壓器，比傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器有更高的電源轉(zhuǎn)換效率，而比開關式穩(wěn)壓器有更簡單的結(jié)構、更低的成本和更低的噪聲特性，因此它在便攜式電子產(chǎn)品中越來越受歡迎。LDO線性穩(wěn)壓器和開關式穩(wěn)壓器作為當今便攜式電子產(chǎn)品中最常用的兩類電源管理電路，它們的特點比較如表1所示。





從表中可看出，LDO線性穩(wěn)壓器和開關式穩(wěn)壓器各有優(yōu)缺點，在應用時需權衡考慮各種特點。

LDO線性穩(wěn)壓器應用效率

在便攜式電子設備中，電源效率越高意味著電池使用時間越長，這是用戶渴望的事情。





因此，輸入輸出壓差越低、靜態(tài)電流(輸入電流和輸出電流之差)越低線性穩(wěn)壓器的工作效率就越高。在實際應用中，我們分析效率時還必須清楚:電池不是理想電源，它具有輸出電阻，供電時，它的電壓是逐漸下降的。電池的這種特性是非常有利于LDO線性穩(wěn)壓器工作效率的。LDO線性穩(wěn)壓器工作效率隨著電池電壓的下降而逐漸升高。另外，在小負載電流時，穩(wěn)壓器的效率將受靜態(tài)電流的限制，比如輸出電流等于輸入電流的一半，則穩(wěn)壓器的效率將減少一半，因此當設備處于“待機”狀態(tài)時，靜態(tài)電流決定了電池的使用壽命。因此設計低壓差、低靜態(tài)電流的線性穩(wěn)壓器已成為便攜式設備電源管理課題的一大技術解決方案。

雙極型超LDO線性穩(wěn)壓器的設計要求

本設計完成的是一款小功率超LDO(超低漏失電壓)線性穩(wěn)壓器，最大工作電流能達到100mA，輸出電壓3.3V。

引腳設計要求

為了滿足便攜式設備小體積的要求，芯片可采用SOT-23封裝，電路中需設置5個引出腳，管腳功能如表2。





SOT-23封裝外形示意如圖1，這種封裝的面積小于3×3mm2。





圖1SOT-23封裝外形

應用要求

本設計的應用要求是要占盡量小的PCB板空間，可外接元件很少，只有輸入輸出電容，當使能功能閑置時，將該引腳接到輸入端。

極限參數(shù)設計要求

極限參數(shù)反應了穩(wěn)壓器所能承受的最大的安全工作條件，該芯片的極限參數(shù)如表3所示。