低壓差線性穩(wěn)壓器是新一代的集成電路穩(wěn)壓器，它與三端穩(wěn)壓器最大的不同點(diǎn)在于，低壓差線性穩(wěn)壓器(ldo)是一個(gè)自耗很低的微型片上系統(tǒng)(soc)。它可用于電流主通道控制，芯片上集成了具有極低線上導(dǎo)通電阻的mosfet，肖特基二極管、取樣電阻和分壓電阻等硬件電路，并具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、精密基準(zhǔn)源、差分放大器、延遲器等功能。pg是新一代ldo，具有輸出狀態(tài)自檢、延遲安全供電功能，也可稱之為power good，即“電源好或電源穩(wěn)定”。 低壓差線性穩(wěn)壓器通常具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比(psrr，powersupplyrejectionratio)。

壓差是線性穩(wěn)壓器提供足夠調(diào)節(jié)所需的輸入電壓和所需輸出電壓之間的最小電壓差。如果輸入和輸出之間的電壓差低于規(guī)定的壓差，線性穩(wěn)壓器將進(jìn)入壓差模式，此時(shí)設(shè)備停止調(diào)節(jié)輸入電壓，輸出電壓將跟蹤輸入電壓。具有較低壓差的線性穩(wěn)壓器具有調(diào)節(jié)輸入電壓的優(yōu)勢(shì)，其邊距小于所需輸出電壓。換句話說(shuō)，規(guī)定的壓差電壓越低，在保持穩(wěn)壓的同時(shí)，輸入電壓就越接近輸出電壓。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，LDO線性穩(wěn)壓器將來(lái)自電源(如電池)的輸入電壓調(diào)節(jié)為負(fù)載側(cè)設(shè)備(通常是微控制器(MCU))可以使用的較低輸出電壓。有兩種主要的LDO架構(gòu)，即PMOS和NMOS，可實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。無(wú)論架構(gòu)如何，LDO都通過(guò)反饋回路實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，該反饋回路允許電路控制漏源電阻。PMOS和NMOS之間的區(qū)別可以總結(jié)為誤差放大器與柵源電壓的關(guān)系。在PMOS架構(gòu)中，當(dāng)V輸入接近V輸出時(shí)，柵源電壓被驅(qū)動(dòng)為負(fù)值，以降低漏源電阻并提供電壓調(diào)節(jié)。在NMOS架構(gòu)中，當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時(shí)，誤差放大器將柵源電壓驅(qū)動(dòng)得更正，以降低漏源電阻。NMOS架構(gòu)在實(shí)現(xiàn)LDO方面遇到了障礙，因?yàn)橐坏┱`差放大器在V輸入接近V輸出時(shí)飽和，柵源電壓就會(huì)開(kāi)始下降。因此，NMOSLDO通常會(huì)實(shí)現(xiàn)偏置電壓軌或電荷泵來(lái)實(shí)現(xiàn)LDO性能。在架構(gòu)之外，其他變量也會(huì)影響LDO性能，例如輸出電流、結(jié)溫和精度。

低壓差線性穩(wěn)壓器原理上與一般的線性直流穩(wěn)壓器基本相同，區(qū)別在于低壓差穩(wěn)壓器輸出端的功率由NPN晶體管共集極架構(gòu)改為PNP集電極開(kāi)路架構(gòu)(以使用雙極性晶體管以言)。這種架構(gòu)下，功率晶體管的控制極只要利用對(duì)地的電壓差就能讓晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因此輸入端只需高出輸出端多于功率晶體管的飽和電壓，穩(wěn)壓器就能運(yùn)作，穩(wěn)定輸出電壓。這類(lèi)設(shè)計(jì)在保持穩(wěn)定性方設(shè)計(jì)難度較高，因?yàn)檩敵黾?jí)的阻抗較大，較易不穩(wěn)定或起振。 [1]低壓差穩(wěn)壓器所使用的功率晶體管可以是雙極性晶體管或場(chǎng)效晶體管。雙極性晶體管因?yàn)榛鶚O電流的關(guān)系，會(huì)耗用額外的電流，增加功耗，在相對(duì)高輸出電壓、低輸出電流、低輸出輸入電壓差的情況下尤其明顯。場(chǎng)效晶體管沒(méi)有雙極性晶體管的功耗問(wèn)題，但其所需導(dǎo)通的閘極電壓限制了其在低輸出電低的應(yīng)用，而且場(chǎng)效晶體管管的成本較高。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，這兩方面的問(wèn)題都得以改善。

開(kāi)關(guān)電源所用的電源芯片，一般都是switch開(kāi)關(guān)形式的，通過(guò)一定頻率頻繁打開(kāi)和關(guān)斷開(kāi)關(guān)，同時(shí)利用電感的儲(chǔ)能特性為負(fù)載供電。電感上的電流不是恒定的而是在有效值上下浮動(dòng)，所以在輸出端也會(huì)出現(xiàn)與切換頻率相同的紋波，另外在切換的邊沿會(huì)產(chǎn)生尖峰脈沖，這就形成了噪聲。以上是開(kāi)關(guān)電源噪聲和紋波的來(lái)源，對(duì)于紋波和噪聲比較敏感的負(fù)載電路，必須想辦法抑制紋波、減小噪聲后才可使用。一般有如下幾種方式。

對(duì)于低電壓供電的嵌入式主板而言，一般對(duì)紋波和噪聲都有比較高的要求，不會(huì)直接使用開(kāi)關(guān)電源供電，而是在開(kāi)關(guān)電源后使用性能良好的LDO降壓電源芯片。LDO的轉(zhuǎn)換效率雖然不占優(yōu)勢(shì)，但是其紋波和噪聲一般比較小，對(duì)于3.3V、1.2V等應(yīng)用，都是使用LDO作為供電方案。在使用DC/DC類(lèi)電源芯片時(shí)，都會(huì)使用一個(gè)快速回復(fù)的二極管給輸出構(gòu)成續(xù)流回路，DC/DC類(lèi)芯片的切換頻率一般都是幾百KHz，頻率比較高。二極管在高速截止時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩的情況，為了防止這種情況，會(huì)在二極管上并聯(lián)RC吸收電路，但是對(duì)于具體的RC的參數(shù)，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。加如濾波電路是最常使用的濾波方法。由于電感具有阻礙電流變化的特性，所以電感值越大其電流的波動(dòng)性也就越小，所以加大電感值可以抑制紋波。電容具有儲(chǔ)能作用，電容值越大儲(chǔ)能能力越強(qiáng)，其濾波效果越明顯。所以適當(dāng)加大電感值和電容值可以抑制紋波和噪聲。

隨著筆記本電腦、手機(jī)、PDA 等移動(dòng)設(shè)備的普及,對(duì)應(yīng)各種電池電源使用的集成電路的開(kāi)發(fā)越來(lái)越活躍,高性能、低成本、超小型封裝產(chǎn)品正在加速形成商品化。LDO(低壓差)型線性穩(wěn)壓器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、低噪聲、小尺寸等特點(diǎn)，在便攜式電子產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用。

在便攜式電子產(chǎn)品中,電源效率越高意味著電池使用時(shí)間越長(zhǎng), 而線性穩(wěn)壓器效率=輸出電壓×輸出電流/輸入電壓×輸入電流×100% ,因此,輸入與輸出電壓差越低、靜態(tài)電流(輸入電流與輸出電流之差) 就越低，線性穩(wěn)壓器的工作效率就越高。低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator，簡(jiǎn)稱LDO)是一種特殊的穩(wěn)壓器，它的主要特點(diǎn)是在輸入電壓與輸出電壓之間的壓差很小時(shí)，仍然能夠保持輸出電壓的穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器相比，LDO具有更低的功耗、更高的效率和更好的溫度性能。

電壓取樣 ：LDO首先對(duì)輸入電壓進(jìn)行取樣，并將其與內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較。誤差放大 ：如果取樣電壓與參考電壓之間存在偏差，誤差放大器會(huì)放大這個(gè)偏差，并產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。調(diào)整輸出 ：誤差信號(hào)用于調(diào)整LDO的輸出電壓，使其接近參考電壓。這通常是通過(guò)調(diào)整一個(gè)內(nèi)部功率晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。穩(wěn)定輸出 ：通過(guò)負(fù)反饋機(jī)制，LDO能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓，并在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。由于LDO具有很低的壓差，它可以在輸入電壓接近輸出電壓的情況下仍然正常工作。這使得LDO在許多應(yīng)用中非常有用，特別是在電池供電的設(shè)備和便攜式設(shè)備中，這些設(shè)備的電源電壓可能會(huì)頻繁變化。此外，LDO通常還具有其他功能，如過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和短路保護(hù)等，以提高其可靠性和穩(wěn)定性。

LDO，即低壓差線性穩(wěn)壓器，其英文全稱為L(zhǎng)ow Dropout Regulator。這種穩(wěn)壓器以其獨(dú)特的特性在工作過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。具體來(lái)說(shuō)，低壓差指的是其輸入電壓與輸出電壓之間的差值非常小;而線性則描述了MOS管在其工作過(guò)程中主要處于線性區(qū)，即作為可變電阻進(jìn)行工作。此外，穩(wěn)壓功能保證了在輸入電壓VIN處于正常范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓VOUT能穩(wěn)定地維持在設(shè)定的固定電壓值上，例如當(dāng)輸入電壓VIN為1.6~5.5V時(shí)，輸出電壓VOUT始終保持在1.2V不變。這些特性使得LDO成為了電子電路中不可或缺的一部分。

在LDO的工作過(guò)程中，參考電壓Vref和反饋電壓FB(VOUT經(jīng)過(guò)兩個(gè)電阻分壓后得到)分別被接入誤差放大器的反向和正向輸入端。誤差放大器根據(jù)這兩個(gè)電壓的差異輸出一個(gè)誤差量，該誤差量隨后通過(guò)MOS drive進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的精準(zhǔn)控制，確保輸出電壓的穩(wěn)定性。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，反饋電壓FB也會(huì)相應(yīng)增加。誤差放大器感知到這一變化后，會(huì)輸出更高的電壓，導(dǎo)致PMOS管的G極電壓上升，進(jìn)而使得Usg(PMOS管的柵源電壓)下降。這樣，PMOS管的輸出電流和電壓都會(huì)相應(yīng)減小，從而構(gòu)成了一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，確保輸出電壓的穩(wěn)定。