低壓差穩壓器（LDO）應用簡(jiǎn)介

理解線(xiàn)性穩壓器要求

LDO用于數字負載：像ADP170和ADP1706這類(lèi)數字線(xiàn)性穩壓器設計用于支持系統的主要數字要求，通常是微處理器內核和系統輸入/輸出(I/O)電路。用于DSP和微控制器的LDO必須具有較高的效率，并能處理快速變化的大電流。更新的應用要求給數字LDO造成了巨大的壓力，因為處理器內核為了節能而經(jīng)常改變時(shí)鐘頻率。為了響應軟件導致的負載變化而發(fā)生的時(shí)鐘頻率變化對LDO的負載調整功能提出了嚴格的要求。

數字負載的重要特征有線(xiàn)路調整率和負載調整率，以及瞬態(tài)下沖和過(guò)沖。在給低電壓的微處理器內核供電時(shí)，精確的輸出控制總是非常重要，沒(méi)有足夠的調整率將致使內核閉鎖。數據手冊中并不總是提供上述參數，瞬態(tài)響應圖形也許表現出對瞬態(tài)信號不錯的上升和下降響應速度。線(xiàn)路和負載調整率有兩種方式表述：一種是輸出電壓隨負載變化的偏離百分比，實(shí)際的V/I值，或者在規定負載電流條件下同時(shí)用兩者表示。

為了節省功耗，數字LDO需要具有較低的Iq以延長(cháng)電池壽命。便攜系統有很長(cháng)時(shí)間軟件處于空閑狀態(tài)，這段時(shí)間系統處于低功耗狀態(tài)。在不活動(dòng)時(shí)，系統將進(jìn)入睡眠狀態(tài)——要求LDO關(guān)閉，消耗電流不到1 µA。當LDO處于睡眠模式時(shí)，所有電路(包括帶隙參考)都將被關(guān)閉。當系統回到活動(dòng)模式時(shí)，要求快速啟動(dòng) ——在此期間數字供電電壓必須不產(chǎn)生過(guò)高的過(guò)沖。過(guò)高的過(guò)沖將導致系統閉鎖，有時(shí)需要拔出電池或按下主復位按鈕才能解決問(wèn)題，并重啟系統。

LDO用于模擬和射頻負載: 像ADP121和ADP130具有的低噪聲和高電源抑制(PSR)性能對模擬環(huán)境中使用的LDO來(lái)說(shuō)非常重要，因為模擬器件比數字器件對噪聲更敏感。模擬LDO需求的主要來(lái)自無(wú)線(xiàn)接口要求——不損傷接收器或發(fā)送器，并在音頻系統中不產(chǎn)生爆破音或嗡嗡聲。無(wú)線(xiàn)連接非常容易受噪聲的影響，如果噪聲干擾到信號，接收器的效果將大打折扣。在考慮模擬線(xiàn)性穩壓器時(shí)，器件要能抑制來(lái)自上游電源和下游負載的噪聲，而且自身不增加噪聲，這一點(diǎn)很重要。

模擬穩壓器噪聲的測量值用電壓有效值(rms)和PSR表示，后者代表了抑制上游噪聲的能力。增加額外的濾波器或旁路電容可以減小噪聲，但增加了成本和體積。仔細和靈活的LDO內部設計也有助于噪聲降低和電源噪聲抑制。在選擇LDO時(shí)，對涉及每個(gè)系統所需的總體性能的產(chǎn)品細節進(jìn)行檢查很重要。

關(guān)鍵的LDO指標和定義

備注：制造商數據手冊首頁(yè)一般是一些摘要信息，通常突出了一些吸引人的器件特性。關(guān)鍵參數經(jīng)常強調典型的性能特征，但只有查閱了文檔中的完整指標和其它數據后才能得到更完整的理解。另外，由于制造商提供指標的方式幾乎沒(méi)有標準可言，因此電源設計師需要理解用來(lái)獲得電氣指標表格中列出的關(guān)鍵參數的定義和方法。系統設計師應該密切關(guān)注關(guān)鍵參數，如環(huán)境和結點(diǎn)溫度范圍、圖形信息中的X-Y刻度值 、負載、瞬態(tài)信號的上升和下降時(shí)間以及帶寬。下面討論與ADI公司LDO的表征和應用有關(guān)的一些重要參數。

輸入電壓范圍：LDO的輸入電壓范圍決定了最低的可用輸入電源電壓。指標可能提供寬的輸入電壓范圍，但最低輸入電壓必須超過(guò)壓降加上想要的輸出電壓值。例如，150mV的壓降對于穩定的2.8V輸出來(lái)說(shuō)意味著(zhù)輸入電壓必須大于2.95V。如果輸入電壓低于2.95V，輸出電壓將低于2.8V。

接地(靜態(tài))電流：靜態(tài)電流Iq就是輸入電流IIN和負載電流IOUT之間的差值，在規定的負載電流條件下測量。對于固定電壓穩壓器，Iq等于接地電流Ig。對于可調穩壓器，如ADP1715，靜態(tài)電流等于接地電流減去來(lái)自外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò )中的電流。

關(guān)斷電流：這是指設備禁用時(shí)LDO消耗的輸入電流，對便攜LDO來(lái)說(shuō)通常低于1.0 µA。這個(gè)指標對于便攜設備關(guān)機時(shí)長(cháng)待機期間的電池壽命來(lái)說(shuō)很重要。

輸出電壓精度：ADI公司的LDO具有很高的輸出電壓精度，在工廠(chǎng)制造時(shí)就被精確調整到±1%之內(25℃)。輸出電壓精度在工作溫度、輸入電壓和負載電流范圍條件下加以規定。誤差規定為±x%最差情況。

線(xiàn)路調整率：線(xiàn)路調整率是指輸出電壓隨輸入電壓變化而發(fā)生的變化率。為了避免由于芯片溫度變化引起的誤差，線(xiàn)路調整率的測量通常在低功耗狀態(tài)或使用脈沖技術(shù)進(jìn)行。

動(dòng)態(tài)負載調整率：只要負載電流緩慢變化，大多數LDO都能輕松地保持輸出電壓接近恒定不變。然而，當負載電流快速改變時(shí)，輸出電壓也將發(fā)生改變。當負載電流發(fā)生變化時(shí)輸出電壓會(huì )改變多少就決定了負載瞬態(tài)性能。

壓差：壓差指保持電壓穩定所需的輸入電壓和輸出電壓之間的最小差值。也就是說(shuō)，LDO能夠在輸入電壓降低時(shí)保持輸出負載電壓不變，直到輸入電壓接近輸出電壓加上壓差，在這個(gè)點(diǎn)輸出電壓將“失去”穩定。壓差應盡可能小，以使功耗最小，效率最高。當輸出電壓降低到低于標稱(chēng)值 100mV的電壓時(shí)，通常被認為達到了這個(gè)壓差。負載電流和結點(diǎn)溫度會(huì )影響這個(gè)壓差。最大壓差值應在整個(gè)工作溫度范圍和負載電流條件下加以規定。

啟動(dòng)時(shí)間：?jiǎn)?dòng)時(shí)間被定義為使能信號的上升沿到VOUT接近其標稱(chēng)值的90%時(shí)的時(shí)間。這個(gè)測試通常是接上VIN、使能引腳從斷開(kāi)到接通的觸發(fā)條件下進(jìn)行測量。備注：在使能引腳連接VIN的某些情況下，啟動(dòng)時(shí)間可能會(huì )大幅增加，因為帶隙參考需要一定的穩定時(shí)間。在穩壓器需要頻繁關(guān)閉和啟動(dòng)以節省功耗的便攜系統中，穩壓器的啟動(dòng)時(shí)間是一個(gè)重要的考慮因素。