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低壓差穩壓器（LDO）由參考電壓、誤差放大器、反饋分壓器和一個串聯傳輸元件（通常為雙極性或CMOS晶體管）組成。輸出電流由PMOS晶體管所控制，而PMOS晶體管又由誤差放大器所控制。這個放大器將來自輸出的反饋電壓與參考電壓進行比較，并放大壓差。
穩壓器用于提供一種不隨負載阻抗、輸入電壓、溫度和時間變化而變化穩定的電源電壓。低壓差穩壓器是使輸出電壓穩定的設備，因其能夠在電源電壓（輸入端）與負載電壓（輸出端）之間保持微小壓差而著稱。
低壓差穩壓器的結構原理
低壓差穩壓器的結構主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調整元件、基準源、誤差放大器、反饋電阻網絡，保護電路等，基本工作原理是這樣的：系統加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流源電路給整個電路提供偏置，基準源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當輸出即將達到規定值時，由反饋網絡得到的輸出反饋電壓也接近于基準電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準電壓之間的誤差小信號進行放大，再經調整管放大到輸出，從而形成負反饋，保證了輸出電壓穩定在規定值上；同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環回路將使輸出電壓保持不變。
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低壓差穩壓器的作用
低壓差穩壓器因其能夠在電源電壓（輸入端）與負載電壓（輸出端）之間保持微小壓差而著稱。例如，如果鋰電池電壓從4.2 V（全充電）下降到2.7 V（幾乎全放電），而LDO可在負載端保持2.5 V恒定電壓。便攜式應用的日益增加使得設計工程師考慮使用LDO保持所需的系統電壓，而與電池充電狀態無關。便攜式系統不是受益于LDO的唯一應用，任何需要穩定恒定電壓，同時使上流電源電壓最小（或者能處理上流電源大幅度波動）的設備都可以考慮使用LDO。典型實例包括使用數字和射頻（RF）負載的電路。
低壓差穩壓器入門知識
1 LDO內部有什么？
如圖a所示，低壓差穩壓器（LDO）由參考電壓、誤差放大器、反饋分壓器和一個串聯傳輸元件（通常為雙極性或CMOS晶體管）組成。
輸出電流由PMOS晶體管所控制，而PMOS晶體管又由誤差放大器所控制。這個放大器將來自輸出的反饋電壓與參考電壓進行比較，并放大壓差。
圖a：LDO能以低壓差提供由輸入電壓到輸出電壓所需的穩壓，也就是Vin與Vout之間發生微小電壓變化。
如果反饋電壓低于參考電壓，PMOS器件的柵極會被下拉，從而允許更多的電流通過和提高輸出電壓。相反，如果反饋電壓高于參考電壓，PMOS器件的柵極會被上拉，從而使更少的電流通過和減少輸出電壓。
這個閉環系統主要基于兩個極點，即誤差放大器/傳輸晶體管的內部極點和輸出電容等效串聯電阻（ESR）的外部極點。
當使用推薦的電容時，ADI的LDO能夠在指定工作溫度和電壓范圍內穩定工作。輸出電容的ESR會影響LDO控制回路的穩定性。為了確保控制回路的穩定性，推薦使用1Ω的最小ESR或更低的電阻值。LDO對負載電流快速變化的響應，即瞬態響應，也受輸出電容的影響。使用更大值的輸出電容可改善LDO的瞬態響應，然而這會導致啟動時間延長。
2 為何使用LDO？
LDO穩壓器是為了從主電源或電池處獲得低輸出電壓。理想情況下，輸出電壓對線路和負載變化而言是穩定的，也不會因外界溫度和時間而發生變化。
LDO輸入和輸出電壓之間的壓差應該盡可能的低。例如，在電池供電的設計中利用鋰離子電池連接一個2.8V的LDO。這個電池電壓會從4.2V（充滿狀態）下降到3.0V（電池耗盡），并恒定提供2.8V輸出以使LDO的壓差低于200mV。
在一些系統中，LDO被用于后穩壓。
這種情況下LDO連接到高效的開關穩壓器的輸出，來提供噪聲濾波以及恒定且穩定的輸出電壓。
3 高性能LDO有什么新功能？
高性能LDO包含了使能輸入、電源良好指示、欠壓鎖定、反極性保護、感應輸入和軟啟動功能。如圖b所示。
圖b：加入新功能的高性能LDO方框圖
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2017-04-27 標簽：低壓差穩壓器 849 0
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