,淺談低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）的壓差和功耗

便攜產(chǎn)品電源設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)級思維，在開發(fā)由電池供電的設(shè)備時(shí)，諸如手機(jī)、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產(chǎn)品，如果電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，則會影響到整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、軟件的設(shè)計(jì)和功率分配架構(gòu)等。同樣，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也要從節(jié)省電池能量的角度出發(fā)多加考慮。例如現(xiàn)在便攜產(chǎn)品的處理器，一般都設(shè)有幾個(gè)不同的工作狀態(tài)，通過一系列不同的節(jié)能模式（空閑、睡眠、深度睡眠等）可減少對電池容量的消耗。即當(dāng)用戶的系統(tǒng)不需要最大處理能力時(shí)，處理器就會進(jìn)入電源消耗較少的低功耗模式。[1]帶有使能控制的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)是不錯(cuò)的選擇。

　　低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)電路等，基本工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時(shí)，電路開始啟動(dòng)，恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時(shí)誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上；同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：

　　VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref

　　產(chǎn)生壓差的主要原因是，在調(diào)整元件中有一個(gè)P溝道的MOS管。當(dāng)LDO工作時(shí)MOS管道通等效為一個(gè)電阻，RDS(ON),

　　VDROPOUT = VIN - VOUT = RDS(ON) x IOUTR.

　　由此得出低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的一個(gè)重要特性，在輸入電壓大于最小工作電壓和輸出電壓其標(biāo)稱值范圍內(nèi)，負(fù)載電流為零時(shí)，輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化，這就是LDO的跟隨特性，待輸出電壓達(dá)到其標(biāo)稱值后不隨輸入而變化，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的，這就是LDO的穩(wěn)壓特性。如圖為圣邦微電子的SGM2007輸入電壓和輸出電壓的曲線。