深入LDO学习

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工程问题

1 LDO 输出电源电平低于设置值

2 电源芯片欠压保护电路导致上电时序不满足设计的要求

原理/layout图

优点

缺点

原理

选型

热计算

计算 LDO 工作时的结温

工程问题

1 LDO 输出电源电平低于设置值

某款LDO芯片在3.3V转2.5时，输出了2.3v，忽略了Dropout（压差的要求），此款为1v压差

应选取低压差的LDO器件。

2 电源芯片欠压保护电路导 致上电时序不满足设计的要求

虽然1.8V先于1.2V上电，但1.2V却延时了将近2s才上电。由于1.8V导通后，电压被容性负载拉低，1.8V-S的电压被迅速拉低，使得流向LDO的电压变得很小， 触发了欠压保护，直到充电完毕，LDO才开启。

需要在1.8V的MOS的栅极加个电容，减缓MOS导通速度。

原理/layout图

可以看出，左边的电容正极紧挨vin，且形成的地环路明显小于右边。同时注意，ldo和电容的地要在同一层。

有些LDO是6脚，多了SENSE过流感应脚，仅在大电流场合下使用，大于5A，一般小电流

不用。

但SENSE 功能会导致电源芯片输出电压不稳定。

(由于相邻层高速信号高速翻转导致耦合进去，纹波大，数据传输时出现误码）

PCB:由于回流路径经过，所以R5与R6也需要粗印制线连接。

SENSE只是提供电流感应的功能，只需要考虑低噪声。

不需要考虑大电流问题，因此用普通信号线连接，且远离干扰源。

优点

对低频噪声的抑制效果明显，高速瞬态响应。

能够衰减开关模式电源产生的电压纹波。

电压输入与输出无延时。

没有电感。

缺点

输入与输出压差过大不适用。

压差！负载电流越大，压差越大，工作温度越高，压差越大。

散热功耗（功率损耗）：（输入-输出电压）乘电流。

故只能输出小功率，工作效率低， 能耗消耗大，电流输出小。

最大功耗不能超过3W,否则散热有问题，且LDO可能会损坏。

ldo的输出电容的ESR不能过小，不然负反馈很难工作。

原理

由差分放大器与工作在线性区的三极管组成。一般双极稳压器耐压高且消耗电流偏大，

CMOS稳压器耐压偏低但消耗电流低，工作在线性区，当输出电压变小，反馈电压也变小

差值变大，输出电压随之变大。

想要更改启动时间，变更FB的分压电阻？

1. 并联了前馈电容CFF，降低了误差放大器的噪声增益。

负反馈使得LDO的输出噪声不随输出电压上升而大幅增加。

负反馈分析：

内部零点补偿网络：CFF和R1

形成了一个零点：ZFF=1/(2π×R1×CFF)，该零点增加了正相移

也形成了一个极点：PFF=1/(2π×R1//R2×CFF)

传统LDO的反馈回路的环路增益曲线由于输出电阻较大，与负载电容作用后会产生

一个低频极点P1，这个低频极点带来的附加相移使得反馈回路不稳定

用外部钽电容（100mΩ量级）补偿后，由于钽电容拥有较高的ESR（如1ohm）

使得环路曲线中出现一个零点,高ESR将零点移至一个较低的频率

这个零点带来的反相相移的环路增益将为1

抵消掉之前低频极点带来的附加相移，使得反馈回路稳定

但ESR不能过大，不利于瞬态特性

2.并联了输出电容COUT,ESR补偿

因为LDO属于晶体管型，输出阻抗高，所以需要并联减小阻抗

利用坦电容特定的ESR和电容值可以为LDO进行补偿。

采用MOS管后，将不需要特定的ESR来中和附加相移。

选型

压差

ldo顾名思义，要求压差要低

Vout≈vin-vdrop

功耗

（输出电压-输入电压）*电流

最大输出效率

输入电流等于输出电流加上静态功耗Iq*vin

电源纹波抑制比（PSRR）

越大越好，代表抑制输入纹波的能力越强，一般给出的是1KHz下的值。

热计算

计算 LDO 工作时的结温

输出电压：1.8V，输入电压：3.15与3.45V

电流变化从0-500mA，环境温度50℃，热阻28℃/W，求其结温？

1 求出动态功耗与静态功耗

静态：（漏电流*输入电压）=15ma*3.45V

动态：（3.45-3.15）*500ma

2 结温=总功耗*热阻系数+环境温度

=（输入电压-输出电压）*电流*热阻+环境温度

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