中心議題：

• LDO的基本原理
• LDO的選用原則
• LDO在開關電源設計上的應用

本文介紹了低壓差線性穩壓器(LDO)dejibenyuanlijixuanyongyuanze
，bingjiangqiyingyongyukaiguandianyuanshejizhizhong。zhezhongshejifanganjianhualekaiguandianyuandeduolushuchusheji，jianxiaolefuzaitiaozhenglv，youxiaodiyizhiledianciganrao(EMI)，並加強了開關電源的過流保護功能。

dianyuanshigezhongdianzishebeibibukequeshaodezuchengbufen，qixingnengdeyouliezhijieguanxidaodianzishebeidejishuzhibiaojinengfouanquankekaodigongzuo。muqianchangyongdezhiliuwenyadianyuanfenxianxingdianyuanhekaiguandianyuanliangdalei，youyukaiguandianyuanneibuguanjianyuanqijiangongzuozaigaopinkaiguanzhuangtai

，benshenxiaohaodenenglianghendi，kaiguandianyuanxiaolvkeda80%~90%，比普通線性穩壓電源提高近一倍
，目前已成為穩壓電源的主流產品。本文介紹一種應用低壓差線性穩壓器(LDO)優化開關電源的設計方案，並對該方案的可行性通過實驗加以驗證。

LDO的基本原理

低壓差線性穩壓器(LDO)的基本電路如圖1所示

，該電路由串聯調整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

圖1：低壓差線性穩壓器基本電路

取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準電壓Uref相比較，兩者的差值經放大器A放大後，控製串聯調整管的壓降，從而穩定輸出電壓。當輸出電壓Uoutjiangdishi，jizhundianyayuquyangdianyadechazhizengjia
，bijiaofangdaqishuchudequdongdianliuzengjia，chuanliantiaozhengguanyajiangjianxiao，congershishuchudianyashenggao。xiangfan，ruoshuchudianyaUoutchaoguosuoxuyaodeshedingzhi
，bijiaofangdaqishuchudeqianqudongdianliujianxiao，congershishuchudianyajiangdi。gongdianguochengzhong，shuchudianyaxiaozhenglianxujinxing，tiaozhengshijianzhishoubijiaofangdaqiheshuchujingtiguanhuilufanyingsududexianzhi。

應當說明的是，實際的線性穩壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過壓關斷
、過熱關斷、反接保護等，而且串聯調整管也可以采用MOSFET。

LDO的選用原則

1. 輸入輸出電壓差
輸入輸出電壓差是低壓差線性穩壓器最重要的參數。在保證輸出電壓穩定的前提下，該電壓差越低，線性穩壓器的性能越好。比如
，5.0V的低壓差線性穩壓器，隻要輸入5.5V，就能使輸出電壓穩定在5.0V。

2. 最大輸出電流
用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)功(gong)率(lv)不(bu)同(tong)

，要(yao)求(qiu)穩(wen)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)也(ye)不(bu)相(xiang)同(tong)。通(tong)常(chang)，輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)越(yue)大(da)的(de)穩(wen)壓(ya)器(qi)成(cheng)本(ben)越(yue)高(gao)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)，在(zai)多(duo)隻(zhi)穩(wen)壓(ya)器(qi)組(zu)成(cheng)的(de)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)
，應(ying)根(gen)據(ju)各(ge)部(bu)分(fen)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)穩(wen)壓(ya)器(qi)。

3. 負載調整率
負fu載zai調tiao整zheng率lv是shi眾zhong多duo電dian源yuan設she備bei一yi個ge非fei常chang重zhong要yao的de參can數shu，它ta反fan映ying了le電dian源yuan抑yi製zhi負fu載zai幹gan擾rao的de能neng力li，負fu載zai調tiao整zheng率lv越yue低di，輸shu出chu負fu載zai對dui輸shu出chu電dian壓ya的de影ying響xiang越yue小xiao，LDO的品質就越好。

4. 接地電流
接地電流IGND是指串聯調整管輸出電流為零時
，輸入電源提供的穩壓器工作電流。該電流有時也稱為靜態電流，但是采用PNP晶體管作串聯調整元件時
，這種習慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差線性穩壓器的接地電流很小。

5. 輸出電容器
典型LDO需要增加外部輸入和輸出電容器。利用較低ESR的大電容器一般可以全麵提高電源抑製比(PSRR)、噪(zao)聲(sheng)以(yi)及(ji)瞬(shun)態(tai)性(xing)能(neng)。陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)器(qi)通(tong)常(chang)是(shi)首(shou)選(xuan)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)價(jia)格(ge)低(di)而(er)且(qie)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)是(shi)斷(duan)路(lu)，相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)鉭(tan)電(dian)容(rong)器(qi)比(bi)較(jiao)昂(ang)貴(gui)且(qie)其(qi)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)是(shi)短(duan)路(lu)。輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)等(deng)效(xiao)串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)(ESR)會影響其穩定性，陶瓷電容器具有較低的ESR
，大概為10 mΩ量級

，而鉭電容器ESR在100 mΩ量級。另外
，許多鉭電容器的ESR隨溫度變化很大，會對LDO性能產生不利影響。電容的具體應用需要谘詢LDO廠商以確保正確實施。

6. 封裝
選擇LDO產品時應考慮LDO的散熱，負載大的LDO應盡可能選擇大封裝，這樣有利於LDO性能穩定。
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LDO應用於開關電源設計

遵循以上原則
，本文選擇哈爾濱聖邦微電子有限公司生產的SG2002和SG2012係列LDO。

應用LDO於開關電源的電路如圖2所示，圖中虛線部分是開關電源通常采用的電路
，它可以給LDO提供+6V/1.5A的輸出電壓/電流。該電源應用SG2002-5.0XN5/TR、SG2012-3.3XKC3/TR、SG2012-2.5XKC3/TR以及SG2012-1.8XKC3/TR分別生成+5.0V/0.3A、3.3/0.4A
、2.5V/0.4A以及1.8V/0.4A電壓/電流。圖中LDO芯片的輸入端和輸出端接有1uF的瓷片電容
，以此提高LDO的穩定性。在每個LDO的BP端接上一個0.01uF的瓷片電容，可以有效地降低LDO的輸出噪聲。

圖2：LDO應用於開關電源原理

LDO在開關電源中的作用

1. 簡化開關電源設計
開關電源多路輸出一般通過增加高頻變壓器反饋端來實現
，這使得開關電源在設計過程中增加了設計者的工作量。應用LDO作為開關電源的輸出終端，可以極大地簡化開關電源的設計，縮短開發周期。

2. 提高開關電源的負載調整率
LDO是來穩定電源電壓的專用芯片，目前有很多公司設計的LDO的負載調整率非常小。應用LDO可以大幅度地降低開關電源負載調整率。

3. 有效濾除開關電源電磁幹擾，減小紋波輸出
開關電源的突出缺點是產生較強的EMI。EMI信(xin)號(hao)既(ji)具(ju)有(you)很(hen)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)，又(you)有(you)一(yi)定(ding)的(de)幅(fu)度(du)，經(jing)傳(chuan)導(dao)和(he)輻(fu)射(she)會(hui)汙(wu)染(ran)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)，對(dui)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)造(zao)成(cheng)幹(gan)擾(rao)。如(ru)果(guo)處(chu)理(li)不(bu)當(dang)
，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)本(ben)身(shen)就(jiu)會(hui)變(bian)成(cheng)一(yi)個(ge)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。LDO有較高的電源抑製比
，且LDO是低噪聲器件，因此應用LDO可以有效地濾除開關電源EMI
，減小紋波輸出。

4．為開關電源提供過流保護
盡管許多PWM控製芯片本身具有過流保護功能，但LDO的過流保護功能可以提升開關電源的安全係數。

試驗分析

下麵通過以下兩個實驗來驗證該方案的可行性：

1．測量負載調整率
實驗電路如圖3所示。由電子負載依次拉出0mA到400mA的電流，在每個負載點記錄下開關電源的輸出電壓。測試數據經過處理
，可以得出圖4所示的圖表。該圖充分說明，LDO優秀的負載調整率已經被完全移植到開關電源上。換言之
，LDO極大地提高了開關電源的負載調整率。

圖3：開關電源負載調整率測試電路

2．輸出紋波的測量
分別在開關電源的LDO輸入端和輸出端接上示波器，可以得出圖5所示的波形。其中Ch1是LDO入口處的輸出波形
，而Ch2是LDO出口處的輸出波形，即開關電源的最終輸出波形。

由上圖可以看出
，LDO有效地濾除了開關電源EMI信號，相對於搭建常規EMI過濾器來講，應用LDO更簡單可靠。