LDO线性电源的基本工作原理

在该项目中为了实现电源管理功能，以及后续功能的扩展，在设计中使用到了stm32f0单片机，用来实现电量显示，升压电路使能，充电状态指示，过流保护等等功能。

STM32F0系列单片机供电电压范围为2.0到3.6 V，而锂电池的最高电压为4.2V，不能直接使用锂电池给单片机供电，这里还需要做一次电压转换。

相比于开关电源，线性电源在高压差时转换效率低，发热量大，通常在高压差大电流转换中不会使用线性电源。而在该应用中锂电池最高电压为4.2V此时LDO的电源转换效率为78%，当电池电压为3.5V时转换效率可高达94%，在本项目中转换效率是可以接受的。下面来看看LDO线性电源的基本工作原理。

上图为LDO内部工作原理图，由分压取样电路、基准电压、误差放大电路、晶体管调整电路四部分组成。其中基准电路提供稳定的基准电压Vref输入到运放的同相输入端，分压取样电路由两个高精度R1,R2电阻串联组成，并且将采样电压反馈到运放的反相输入端，由运放的基本工作原理可知，此时运放会自动调整输出电压使得其同相输入端与反向输入端电压相等（虚短）。此时可通过下面的公式计算出LDO的输出电压。

在LDO中的晶体管导通时，可将C极E极之间等效为一个电阻，当有电流时会在三极管上产生压降，因此LDO的输出电压总是比输入电压低，不同的降压芯片压降也会有所不同。比如常见的LM7805芯片内部晶体管压降为2V，这就要求输入电压大于7V才能保证芯片正常工作。

在该项目中，电池电压与单片机供电电压压差较低，所以在LDO芯片选型时就不能选择压差较大的芯片。在这里使用到了一片低压差LDO芯片SC662K。

SC662K的输入输出压差仅有0.2V，当锂电池电压高于3.5V时SC662K都可以正常工作，提供稳定的3.3V电压。STM32F0系列单片机电压电压范围为2.0~3.6V,当电压低于3.5V时便可以直接使用锂电池进行供电。在由电池直接供电期间单片机中的AD参考电压不在为3.3V，为了得到ADC当前的参考电压，这时可以使用单片机内部的1.224V稳定的电压源来计算出此时单片机供电电压以此来计算单片机参考电压，所以当电池电压低于3.5V时直接使用电池供电对单片机的ADC正常工作是没有影响的。