LDO集成电路稳压器及典型AS1117电路介绍

LDO简介

LDO（Low Dropout Regulator）意为低压差线性稳压器，是新一代的集成电路稳压器，相对于传统的线性稳压器来说，它通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比PSRR（Power Supply Rejection Ratio）。LDO是一个功耗很低的微型片上系统（SoC），它可用于电流主通道控制，芯片上集成了具有极低线上导通电阻的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路。并具有负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护、过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器和延迟器等功能。PG是新一代LDO，具有输出状态自检和延迟安全供电功能，也可称为Power Good，即“电源好或电源稳定”。
 

LDO结构框图

LDO的结构框图如下图所示，主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。

LDO基本工作原理

其基本工作原理是：系统加电，如果使能引脚处于高电平状态，则电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器对输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上，同理，如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变。
 

LDO的主要参数

在进行LDO选型时，需要确认的参数有：输入电压、输出电压、最大输出电流、输入/输出电压差、LDO自身的功耗、线性调整率、负载调整率、接地电流和工作温度。

下面以AS1117作为选型过程进行论述。

1、输入电压

输入电压是LDO可以从外部连接的电源，根据不同的应用和输入电压的不同，需要选择不同输入电压范围的LDO。

在AS1117的Datasheet中，推荐的输入电压的最大值是15V，器件自身可以承受的最大电压是20V，这样在进行输入电压选择时，输入电压的电压值一定要低于15V。

2、输出电压

输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数，也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定电压稳压器使用比较方便，而且由于输出电压是经过芯片厂家精密调整的，所以稳压器的精度很高。另外，其设定的输出电压数值均为常用电压值，不可能满足所有的应用要求，而且外接元件数值的变换将影响稳定精度。

 

3、最大输出电流

用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常，输出电流越大的稳压器成本越高，为了降低成本，在多个稳压器组成的供电系统中，应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。

4、输入/输出电压差

输入/输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。

根据不同的输出电流，输入/输出电压差会有所不同。

5、线性调整率

线性调整率是指在某负载电流的条件下，当输入电压变化时，对应输出电压的变化量。线性调整率越小，输入电压对输出电压的影响越小。LDO的性能越优越。
 

6、负载调整率

负载调整率是指在某输入电压条件下，当负载电流发生变化时，对应输出电压的变化量，负载电流增大，输出电压降减小；负载电流减小，输出电压将增大。负载调整率越小，负载变化对输出端的影响越小，LDO的性能越优越。

7、接地电流

接地电流是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压器工作电流。该电流有时也称为静态电流，但是采用PNP晶体管作为串联调整管元件时，这种习惯叫法是不正确的。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。

8、工作温度与功耗

器件工作温度的选择需要根据产品自身工作的环境及LDO自身产生的热量来综合考虑。LDO一般都会有散热焊盘，需要将散热焊盘充分的打孔，并且在散热焊盘部分进行阻焊开窗处理。

 

典型电路

AS1117的输出电压是可调的，其典型工作电路如下图所示，因为是输出电压可调的LDO，所以需要在外部增加分压电阻，选择分压电阻时应尽量选择高精度的电阻，如正负1%精度甚至更高精度的电阻。