中心議題：

• LDO的功耗和壓差分析
• 低壓差線性穩壓器(LDO)的結構

解決方案：

• 合理分配LDO實際功耗

 
便攜產品電源設計需要係統級思維
，在開發由電池供電的設備時，諸如手機、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產品，如果電源係統設計不合理，則會影響到整個係統的架構

、產品的特性組合
、元件的選擇
、軟(ruan)件(jian)的(de)設(she)計(ji)和(he)功(gong)率(lv)分(fen)配(pei)架(jia)構(gou)等(deng)。同(tong)樣(yang)，在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)，也(ye)要(yao)從(cong)節(jie)省(sheng)電(dian)池(chi)能(neng)量(liang)的(de)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)多(duo)加(jia)考(kao)慮(lv)。例(li)如(ru)現(xian)在(zai)便(bian)攜(xie)產(chan)品(pin)的(de)處(chu)理(li)器(qi)，一(yi)般(ban)都(dou)設(she)有(you)幾(ji)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，通(tong)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)不(bu)同(tong)的(de)節(jie)能(neng)模(mo)式(shi)（空閑
、睡眠
、深度睡眠等）可減少對電池容量的消耗。即當用戶的係統不需要最大處理能力時，處理器就會進入電源消耗較少的低功耗模式。[1]帶有使能控製的低壓差線性穩壓器(LDO)是不錯的選擇。

低壓差線性穩壓器(LDO)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：係xi統tong加jia電dian

，如ru果guo使shi能neng腳jiao處chu於yu高gao電dian平ping時shi，電dian路lu開kai始shi啟qi動dong
，恒heng流liu源yuan電dian路lu給gei整zheng個ge電dian路lu提ti供gong偏pian置zhi
，基ji準zhun源yuan電dian壓ya快kuai速su建jian立li
，輸shu出chu隨sui著zhe輸shu入ru不bu斷duan上shang升sheng，當dang輸shu出chu即ji將jiang達da到dao規gui定ding值zhi時shi，由you反fan饋kui網wang絡luo得de到dao的de輸shu出chu反fan饋kui電dian壓ya也ye接jie近jin於yu基ji準zhun電dian壓ya值zhi
，此ci時shi誤wu差cha放fang大da器qi將jiang輸shu出chu反fan饋kui電dian壓ya和he基ji準zhun電dian壓ya之zhi間jian的de誤wu差cha小xiao信xin號hao進jin行xing放fang大da，再zai經jing調tiao整zheng管guan放fang大da到dao輸shu出chu
，從cong而er形xing成cheng負fu反fan饋kui，保bao證zheng了le輸shu出chu電dian壓ya穩wen定ding在zai規gui定ding值zhi上shang
；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
，即：

VOUT=（R1+R2）/R2  * Vref 產生壓差的主要原因是，在調整元件中有一個P溝道的MOS管。當LDO工作時MOS管道通等效為一個電阻，RDS(ON),

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

由此得出低壓差線性穩壓器(LDO)deyigezhongyaotexing
，zaishurudianyadayuzuixiaogongzuodianyaheshuchudianyaqibiaochengzhifanweinei，fuzaidianliuweilingshi，shuchudianyasuishurudianyadebianhuaerbianhua
，zhejiushiLDO的跟隨特性
，待輸出電壓達到其標稱值後不隨輸入而變化，從而達到穩壓的目的，這就是LDO的穩壓特性。如圖為聖邦微電子的SGM2007輸入電壓和輸出電壓的曲線。 在測試壓差（Dropout）時不同的廠家有不同的標準。德州儀器（TI）電壓差定義為輸出電壓較其標稱值跌落2％時的輸入、輸出電壓的差值.其它的如
，美信（Maxim）
，聖邦微電子(SGMC)電壓差定義為輸出電壓較其標稱值小於100mV時的輸入
、輸出電壓的差值. 如圖為聖邦微電子的SGM2007負載為300mA時輸入電壓和輸出電壓的曲線。
[page] 如(ru)圖(tu)在(zai)箭(jian)頭(tou)範(fan)圍(wei)內(nei)，輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)和(he)箭(jian)頭(tou)組(zu)成(cheng)的(de)圖(tu)形(xing)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)近(jin)試(shi)為(wei)平(ping)行(xing)四(si)邊(bian)形(xing)，在(zai)平(ping)行(xing)四(si)邊(bian)的(de)邊(bian)上(shang)任(ren)取(qu)一(yi)點(dian)，做(zuo)與(yu)另(ling)一(yi)邊(bian)平(ping)行(xing)的(de)線(xian)段(duan)，由(you)平(ping)行(xing)四(si)邊(bian)形(xing)的(de)定(ding)義(yi)可(ke)知(zhi)和(he)另(ling)一(yi)邊(bian)相(xiang)等(deng)。所(suo)以(yi)這(zhe)兩(liang)種(zhong)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)隻(zhi)是(shi)取(qu)值(zhi)點(dian)不(bu)同(tong)而(er)已(yi)，對(dui)同(tong)一(yi)芯(xin)片(pian)而(er)言(yan)，兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)測(ce)得(de)值(zhi)幾(ji)乎(hu)相(xiang)同(tong)。在(zai)TMT生產測試中，也有兩種測試方法，一種是循環法
，輸入在某一個確定值時,以步長為1mV下降，至道輸出電壓較其標稱值跌落2％，或輸出電壓較其標稱值小於100mVshitingzhi
，zhezhongfangfaxunhuandebuchangyueduo

，ceshideshijianjiuyuechang，duixinpiandechengbenjiuyuegao

，lingyizhongfangfashi，shurugudingdianyafa
，shuruheshuchuhejiantouzuchengdetuxingjinshipingxingsibianxing，zhiyaowodequzhidianzaipingxingsibianxingnei，cededezhijiushixiangtongde
，suoyitongchangshigenjujutideLDO 的Dropout的大小，輸入加上某一個值，使輸出電壓約等於較其標稱值跌落2％或較其標稱值小於100mV。例如Dropout在150mA時為100mV,那麼輸入可以等於輸出，這樣測的輸出比標稱值小於100mV
，等於這樣測一次就可以了，節約了大量的時間
，降低生產成本。

單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2V，放完電後的電壓為2.3V
，而有些標定電壓為3.3V工作的微處理器DSP的最低工作電壓可以達到2.9V。這樣LDO輸出值在小於標稱值的一定範圍內還是可以工作的。由上圖可見，LDO的壓差越小，輸入和輸出和箭頭組成的圖形近試平行四邊形越長，LDO的工作時間就越長效率就越高，電池的待機時間也就會越長。

低di壓ya差cha線xian性xing穩wen壓ya器qi由you於yu存cun在zai壓ya差cha

，它ta最zui大da的de缺que點dian是shi在zai熱re量liang管guan理li方fang麵mian
，因yin為wei其qi轉zhuan換huan效xiao率lv近jin似si等deng於yu輸shu出chu電dian壓ya除chu以yi輸shu入ru電dian壓ya的de值zhi。例li如ru，如ru果guo一yi個ge驅qu動dong圖tu像xiang處chu理li器qi的deLDO輸入電源是從單節鋰電池標稱的3.6V
，在電流為200mA時輸出1.8V電壓，那麼轉換效率僅為50%，因(yin)此(ci)在(zai)手(shou)機(ji)中(zhong)產(chan)生(sheng)了(le)一(yi)些(xie)發(fa)熱(re)點(dian)，並(bing)縮(suo)短(duan)了(le)電(dian)池(chi)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)。雖(sui)然(ran)就(jiu)較(jiao)大(da)的(de)輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)差(cha)而(er)言(yan)，確(que)實(shi)存(cun)在(zai)這(zhe)些(xie)缺(que)點(dian)
，但(dan)是(shi)當(dang)電(dian)壓(ya)差(cha)較(jiao)小(xiao)時(shi)，情(qing)況(kuang)就(jiu)不(bu)同(tong)了(le)。例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)電(dian)壓(ya)從(cong)1.5V降至1.2V，效率就變成了80%。

低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓
，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：

PD=（VINMAX- VOUTMIN ）ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN = 穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX = 最大( 負載) 輸出電流。

最大允許功耗(PDMAX) 是最大環境溫度(*AX), 最大允許結溫(TJMAX) (+125°C) 和結點到空氣間熱阻（θJA) 的函數。對於安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23A封裝器件，其（θJA)約為250°C/Watt。

PDMAX=(*AX- TJMAX)/ θJA

VINMAX = 3.0V +10%，VOUTMIN = 2.7V - 2.5%

，ILOADMAX = 40mA
，TJMAX = +125°C，*AX = +55°C

實際功耗PD=26.7mW
，最大允許功耗: PDMAX= 280mW.

在低壓差線性穩壓器（LDO）的使用過程中一定要注意合理分配LDO實際功耗
，不要超過他的最大功耗。以影響係統的穩定性。