LDO的基本结构和性能参数

●供电与电源调整是电子电路系统最重要的功能之一。任何带负载的电子电路系统，手机、电脑等等，没有稳定的供电系统都无法正常工作。对于集成度更高、更复杂的系统，稳压功能模块的性能就显得尤为重要，因为一点小小的电源波动就可能被放大，使得系统无法正常工作甚至造成不可逆损坏。
●低压差（Low Drop-out）稳压器是线性稳压器的一种，不同于开关稳压器，线性稳压器更简单而且速度更快。如图1所示，是LDO的基本结构：

图1 LDO的基本结构

●LDO的基本结构可以分为五个部分：①调整管；②反馈环路；③运算放大器；④电压基准。

1.调整管

●调整管在LDO中是最为关键的角色，运算放大器通过比较参考电压VREF和VOUT，产生一个反馈控制信号，确保VOUT稳定在与参考电压VREF相关的某个电压值附近。LDO稳态工作时，调整管不可避免存在一定的压降，这就使得VOUT始终小于VIN。

BJT PMOS NMOS 达林顿连接

2.反馈环路

●反馈环路决定了稳定输出VOUT的大小。但无源电阻的工艺实现误差比较大、占用面积也较大。

3.运算放大器

●在这里运算放大器起到了比较的作用，但不同于单纯的比较器，LDO中的运算放大器处于反馈环路之中，因此需要满足一定的稳定性条件，否则LDO将发生振荡以至于无法正常工作甚至造成电路损坏。

高增益 稳定性 低功耗 低噪声

图2 单端运放（有源电流镜）

图3 单端运放（Cascode运放）

●单端运放稳定性最好，但增益一般不高，可以采用Cascode运放提高增益，但输入输出摆幅小。

图4 两级运放

●两级运放增益得到了提升，但需要考虑频率补偿的问题，提高了电路复杂程度；更多的晶体管意味着更大的面积、功耗和噪声。

4.电压基准

●当温度（Temperature）、电源（Voltage）、工艺角（Process）变化时，电路系统需要一个可靠的电压基准以保证正常工作。模拟集成电路设计中采用正负温度系数相抵消的原理制作出这样一个电压基准。PN结正向压降的负温度系数、不相等电流密度下工作的BJT之间的VBE的差值的正温度系数，即ΔVBE的大小与温度成正比。

图5 正温度系数电压的产生

5.性能参数

●线性稳压器包括三个大的指标：精度、功率转换效率和使用环境。

①精度

误差（参考电压VREF误差、运算放大器输入失调VOS造成）

增益误差（运算放大器增益不是∞造成）

温度漂移（基准电压VREF不是完全与温度无关造成）

线性调整率

负载调整率

负载突变响应

电源抑制

②功率转换效率

=POUT/PIN

③使用环境

温度

负载

寄生效应

稳压点