作业帮什么是LDO
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/28 19:18:19
什么是LDO
LDO 是一种线性稳压器.线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压.所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值.正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP.这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右.负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似.
更新的发展使用 MOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压.使用 功率MOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的.如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏.
DC-DC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器,包括LDO.但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC.
LDO是低压降的意思,这有一段说明：低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点.它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容.新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA(TI的TPS78001达到Iq=0.5uA),电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO).LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管.P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力,输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积.由于MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低.
如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率.所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器.虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低.
如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,因为从上面的原理可以知道,LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高.
DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路.DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大
电流、静态电流小.随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器.但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高.
近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小.由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET.例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出.其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装.另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器.有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等.
总的来说,升压是一定要选DCDC的,降压,是选择DCDC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较.
LDO的四大要素
压差Dropout、噪音Noise、共模/纹波抑制比(PSRR)、静态电流Iq,这是LDO的四大关键数据.
产品设计师按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择LDO.
在手机上用的LDO要求尽可能小的噪音(纹波),在没有RF的便携式产品需求静态电流小的LDO.
LDO的工作条件
Vin = Vdrop + Vout.
且一般需要两个外接电容：Cin、Cout,一般采用钽电容或MLCC. 注意：LDO是稳压器
更新的发展使用 MOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压.使用 功率MOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的.如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏.
DC-DC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器,包括LDO.但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC.
LDO是低压降的意思,这有一段说明：低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点.它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容.新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA(TI的TPS78001达到Iq=0.5uA),电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO).LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管.P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力,输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积.由于MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低.
如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率.所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器.虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低.
如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,因为从上面的原理可以知道,LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高.
DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路.DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大
电流、静态电流小.随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器.但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高.
近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小.由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET.例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出.其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装.另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器.有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等.
总的来说,升压是一定要选DCDC的,降压,是选择DCDC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较.
LDO的四大要素
压差Dropout、噪音Noise、共模/纹波抑制比(PSRR)、静态电流Iq,这是LDO的四大关键数据.
产品设计师按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择LDO.
在手机上用的LDO要求尽可能小的噪音(纹波),在没有RF的便携式产品需求静态电流小的LDO.
LDO的工作条件
Vin = Vdrop + Vout.
且一般需要两个外接电容：Cin、Cout,一般采用钽电容或MLCC. 注意：LDO是稳压器