低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用，包括智能手機、可穿戴設(shè)備和其他便攜式設(shè)備。由于其效率和可靠性，它們在片上系統(tǒng) (SoC) 架構(gòu)中的集成變得越來越普遍。然而，片上 LDO 選項和特性種類繁多，使得選擇過程變得復(fù)雜。

在選擇 LDO 之前，明確定義 IC 設(shè)計的具體要求非常重要。考慮電壓調(diào)節(jié)需求、電源效率、噪聲敏感度和物理約束等因素。要為您的應(yīng)用選擇合適的 LDO，您必須首先描述您的具體要求并確定關(guān)鍵標準。

確定最佳 LDO 需要了解可用的各種類型及其獨特特性。

LDO 的類型

可編程 LDO

這些 LDO 允許通過外部電阻或通過控制輸入以數(shù)字方式設(shè)置輸出電壓。通常見于具有多種電源模式的應(yīng)用中，在活動模式下需要一個電壓，在睡眠模式下需要一個電壓。

固定輸出 LDO

這些 LDO 提供由制造商預(yù)先確定的固定輸出電壓。使用簡單，通常用于始終需要特定電壓的應(yīng)用中。

超低壓差 LDO

LDO 的設(shè)計壓差小于 200mV。非常適合需要通過最小化輸入和輸出之間的電壓損失來實現(xiàn)高效率的應(yīng)用，通常用于為需要由 DC-DC 驅(qū)動的大電流的應(yīng)用提供額外的電源抑制。

低噪聲 LDO

這些 LDO 提供穩(wěn)定的輸出，且電氣噪聲極小。常用于敏感的模擬電路、RF 電路和其他噪聲敏感型應(yīng)用。

高 PSRR LDO

具有高電源抑制比 (PSRR) 的 LDO 旨在抑制輸入電源變化和噪聲。通常見于輸入電源質(zhì)量不可靠且驅(qū)動電路敏感的應(yīng)用中，例如音頻和通信系統(tǒng)。

無電容 LDO

大多數(shù) LDO 都需要片外輸出電容器才能有效運行。無需片外輸出電容器即可提供所需性能的 LDO 稱為無電容 LDO。無電容 LDO 非常適合對空間要求嚴格的應(yīng)用，例如智能手機和可穿戴設(shè)備。

外部偏置 LDO

這些 LDO 需要在輸出端(有時在輸入端)使用外部電容器來確保穩(wěn)定性。適用于高輸出電流應(yīng)用，或需要精確性能調(diào)整的應(yīng)用，例如敏感模擬電路、RF 應(yīng)用和高性能數(shù)字系統(tǒng)。

大電流 LDO

與標準 LDO 相比，它們可以提供更高的輸出電流。通常用于需要大量電流的應(yīng)用，例如為微處理器或其他高功率組件提供數(shù)字電源。

低靜態(tài)電流 LDO

LDO 旨在在無負載時消耗極低的靜態(tài)電流。最適合電池供電設(shè)備中的常開域，在這些設(shè)備中，電源效率和電池壽命至關(guān)重要。

關(guān)鍵績效指標

選擇 LDO 時，需要考慮一些基本因素，以確保所選的 LDO 滿足您應(yīng)用的特定要求。

電壓降

這是 LDO 正確調(diào)節(jié)所需的輸入和輸出電壓之間的最小差值。盡管 LDO 設(shè)計為在低壓差下工作，但輸入和輸出電壓之間仍然需要最小差值。較低的壓差有利于提高效率，并且對于低輸入電壓應(yīng)用至關(guān)重要，但通常會導(dǎo)致噪聲和 PSR 受損。

靜態(tài)電流

這是 LDO 未提供負載電流時消耗的電流。低靜態(tài)電流對于電池供電應(yīng)用至關(guān)重要，可最大程度延長電池壽命。高靜態(tài)電流會降低整體效率和電池壽命。

負載調(diào)節(jié)

這衡量了 LDO 在負載電流變化時保持恒定輸出電壓的能力。LDO 必須保持穩(wěn)定的輸出電壓，而不管負載電流如何變化。高瞬態(tài)負載會導(dǎo)致輸出電壓變化，這可能會對敏感電子設(shè)備造成損害。

線路調(diào)節(jié)

這是為了在輸入電壓發(fā)生變化的情況下保持恒定的輸出電壓。這些變化會影響輸出電壓。雖然 LDO 通常提供良好的線路調(diào)節(jié)，但輸入電壓的大幅波動可能會帶來挑戰(zhàn)。

因此，牢記這些關(guān)鍵事項非常重要。

輸出電壓精度

檢查容差和參考電壓精度，確保 LDO 能夠高精度地提供所需的輸出電壓。LDO 的效率與輸出電壓與輸入電壓之比直接相關(guān)，這會導(dǎo)致功率損耗和發(fā)熱。

最大輸入電壓

確保 LDO 的最大輸入電壓額定值高于其在應(yīng)用中遇到的最高電壓。

輸出電流能力

確認連續(xù)電流和峰值電流額定值，以保證 LDO 能夠提供應(yīng)用所需的最大電流。

輸出噪聲和 PSRR

檢查輸出噪聲和 PSRR。低噪聲 LDO 對于敏感的模擬電路至關(guān)重要，而低輸出噪聲需要精心設(shè)計和選擇元件。高 PSRR 是抑制電源噪聲所必需的。較差的 PSRR 會導(dǎo)致輸入噪聲傳輸?shù)捷敵?，從而影響供電電路的性能?

溫度性能

評估 LDO 的熱性能和熱阻，以便其有效散熱。LDO 必須在很寬的溫度范圍內(nèi)可靠運行，因為在極端溫度下性能可能會下降，從而影響壓差、PSRR 和穩(wěn)定性等參數(shù)。

LDO 的進步

LDO 是核心 IP 模塊中必不可少的一部分，但選擇正確的 LDO 解決方案卻并非易事。傳統(tǒng) LDO 市場多年來一直處于碎片化狀態(tài)，無法找到簡單的 LDO 解決方案。LDO 要求眾多，而且經(jīng)常相互沖突，因此沒有適合所有應(yīng)用的解決方案。芯片設(shè)計人員不得不做出妥協(xié) — 選擇最不糟糕的方案并使用變通方法。

幸運的是，隨著 LDO 的最新進展，現(xiàn)在有了另一種方法。Agile Analog 等 IP 供應(yīng)商提供全系列可定制且與工藝無關(guān)的 LDO，因此不再需要妥協(xié)或變通。LDO 的這些進步對于幫助芯片設(shè)計師更輕松地工作非常重要。