中心議題：

• LDO的基本原理
• LDO的選用原則
• LDO在開關電源設計上的應用

本文介紹了低壓差線性穩壓器(LDO)dejibenyuanlijixuanyongyuanze，bingjiangqiyingyongyukaiguandianyuanshejizhizhong。zhezhongshejifanganjianhualekaiguandianyuandeduolushuchusheji，jianxiaolefuzaitiaozhenglv
，youxiaodiyizhiledianciganrao(EMI)，並加強了開關電源的過流保護功能。

dianyuanshigezhongdianzishebeibibukequeshaodezuchengbufen，qixingnengdeyouliezhijieguanxidaodianzishebeidejishuzhibiaojinengfouanquankekaodigongzuo。muqianchangyongdezhiliuwenyadianyuanfenxianxingdianyuanhekaiguandianyuanliangdalei，youyukaiguandianyuanneibuguanjianyuanqijiangongzuozaigaopinkaiguanzhuangtai
，benshenxiaohaodenenglianghendi，kaiguandianyuanxiaolvkeda80%~90%，比普通線性穩壓電源提高近一倍，目前已成為穩壓電源的主流產品。本文介紹一種應用低壓差線性穩壓器(LDO)優化開關電源的設計方案
，並對該方案的可行性通過實驗加以驗證。

LDO的基本原理

低壓差線性穩壓器(LDO)的基本電路如圖1所示，該電路由串聯調整管VT、取樣電阻R1和R2
、比較放大器A組成。

圖1：低壓差線性穩壓器基本電路

取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準電壓Uref相比較，兩者的差值經放大器A放大後，控製串聯調整管的壓降，從而穩定輸出電壓。當輸出電壓Uoutjiangdishi，jizhundianyayuquyangdianyadechazhizengjia，bijiaofangdaqishuchudequdongdianliuzengjia，chuanliantiaozhengguanyajiangjianxiao
，congershishuchudianyashenggao。xiangfan，ruoshuchudianyaUout超chao過guo所suo需xu要yao的de設she定ding值zhi，比bi較jiao放fang大da器qi輸shu出chu的de前qian驅qu動dong電dian流liu減jian小xiao
，從cong而er使shi輸shu出chu電dian壓ya降jiang低di。供gong電dian過guo程cheng中zhong，輸shu出chu電dian壓ya校xiao正zheng連lian續xu進jin行xing，調tiao整zheng時shi間jian隻zhi受shou比bi較jiao放fang大da器qi和he輸shu出chu晶jing體ti管guan回hui路lu反fan應ying速su度du的de限xian製zhi。

應當說明的是
，實際的線性穩壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷
、反接保護等

，而且串聯調整管也可以采用MOSFET。

LDO的選用原則

1. 輸入輸出電壓差
輸入輸出電壓差是低壓差線性穩壓器最重要的參數。在保證輸出電壓穩定的前提下，該電壓差越低
，線性穩壓器的性能越好。比如
，5.0V的低壓差線性穩壓器，隻要輸入5.5V，就能使輸出電壓穩定在5.0V。

2. 最大輸出電流
用yong電dian設she備bei的de功gong率lv不bu同tong，要yao求qiu穩wen壓ya器qi輸shu出chu的de最zui大da電dian流liu也ye不bu相xiang同tong。通tong常chang，輸shu出chu電dian流liu越yue大da的de穩wen壓ya器qi成cheng本ben越yue高gao。為wei了le降jiang低di成cheng本ben，在zai多duo隻zhi穩wen壓ya器qi組zu成cheng的de供gong電dian係xi統tong中zhong，應ying根gen據ju各ge部bu分fen所suo需xu要yao的de電dian流liu值zhi選xuan擇ze適shi當dang的de穩wen壓ya器qi。

3. 負載調整率
fuzaitiaozhenglvshizhongduodianyuanshebeiyigefeichangzhongyaodecanshu
，tafanyingledianyuanyizhifuzaiganraodenengli，fuzaitiaozhenglvyuedi
，shuchufuzaiduishuchudianyadeyingxiangyuexiao，LDO的品質就越好。

4. 接地電流
接地電流IGND是指串聯調整管輸出電流為零時，輸入電源提供的穩壓器工作電流。該電流有時也稱為靜態電流
，但是采用PNP晶體管作串聯調整元件時，這種習慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差線性穩壓器的接地電流很小。

5. 輸出電容器
典型LDO需要增加外部輸入和輸出電容器。利用較低ESR的大電容器一般可以全麵提高電源抑製比(PSRR)
、噪zao聲sheng以yi及ji瞬shun態tai性xing能neng。陶tao瓷ci電dian容rong器qi通tong常chang是shi首shou選xuan，因yin為wei它ta們men價jia格ge低di而er且qie故gu障zhang模mo式shi是shi斷duan路lu，相xiang比bi之zhi下xia鉭tan電dian容rong器qi比bi較jiao昂ang貴gui且qie其qi故gu障zhang模mo式shi是shi短duan路lu。輸shu出chu電dian容rong器qi的de等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zu(ESR)會影響其穩定性
，陶瓷電容器具有較低的ESR
，大概為10 mΩ量級，而鉭電容器ESR在100 mΩ量級。另外，許多鉭電容器的ESR隨溫度變化很大
，會對LDO性能產生不利影響。電容的具體應用需要谘詢LDO廠商以確保正確實施。

6. 封裝
選擇LDO產品時應考慮LDO的散熱，負載大的LDO應盡可能選擇大封裝，這樣有利於LDO性能穩定。
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LDO應用於開關電源設計

遵循以上原則，本文選擇哈爾濱聖邦微電子有限公司生產的SG2002和SG2012係列LDO。

應用LDO於開關電源的電路如圖2所示，圖中虛線部分是開關電源通常采用的電路，它可以給LDO提供+6V/1.5A的輸出電壓/電流。該電源應用SG2002-5.0XN5/TR
、SG2012-3.3XKC3/TR、SG2012-2.5XKC3/TR以及SG2012-1.8XKC3/TR分別生成+5.0V/0.3A、3.3/0.4A、2.5V/0.4A以及1.8V/0.4A電壓/電流。圖中LDO芯片的輸入端和輸出端接有1uF的瓷片電容

，以此提高LDO的穩定性。在每個LDO的BP端接上一個0.01uF的瓷片電容，可以有效地降低LDO的輸出噪聲。

圖2：LDO應用於開關電源原理

LDO在開關電源中的作用

1. 簡化開關電源設計
開關電源多路輸出一般通過增加高頻變壓器反饋端來實現，這使得開關電源在設計過程中增加了設計者的工作量。應用LDO作為開關電源的輸出終端
，可以極大地簡化開關電源的設計
，縮短開發周期。

2. 提高開關電源的負載調整率
LDO是來穩定電源電壓的專用芯片
，目前有很多公司設計的LDO的負載調整率非常小。應用LDO可以大幅度地降低開關電源負載調整率。

3. 有效濾除開關電源電磁幹擾

，減小紋波輸出
開關電源的突出缺點是產生較強的EMI。EMIxinhaojijuyouhenkuandepinlvfanwei，youyouyidingdefudu
，jingchuandaohefushehuiwurandiancihuanjing，duitongxinshebeihedianzichanpinzaochengganrao。ruguochulibudang，kaiguandianyuanbenshenjiuhuibianchengyigeganraoyuan。LDO有較高的電源抑製比，且LDO是低噪聲器件，因此應用LDO可以有效地濾除開關電源EMI，減小紋波輸出。

4．為開關電源提供過流保護
盡管許多PWM控製芯片本身具有過流保護功能，但LDO的過流保護功能可以提升開關電源的安全係數。

試驗分析

下麵通過以下兩個實驗來驗證該方案的可行性：

1．測量負載調整率
實驗電路如圖3所示。由電子負載依次拉出0mA到400mA的電流，在每個負載點記錄下開關電源的輸出電壓。測試數據經過處理，可以得出圖4所示的圖表。該圖充分說明，LDO優秀的負載調整率已經被完全移植到開關電源上。換言之，LDO極大地提高了開關電源的負載調整率。

圖3：開關電源負載調整率測試電路

2．輸出紋波的測量
分別在開關電源的LDO輸入端和輸出端接上示波器，可以得出圖5所示的波形。其中Ch1是LDO入口處的輸出波形，而Ch2是LDO出口處的輸出波形
，即開關電源的最終輸出波形。

由上圖可以看出，LDO有效地濾除了開關電源EMI信號
，相對於搭建常規EMI過濾器來講，應用LDO更簡單可靠。