低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用，包括智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備和其他便攜式設(shè)備。由于其效率和可靠性，它們?cè)谄舷到y(tǒng) (SoC) 架構(gòu)中的集成變得越來(lái)越普遍。然而，片上 LDO 選項(xiàng)和特性種類(lèi)繁多，使得選擇過(guò)程變得復(fù)雜。

在選擇 LDO 之前，明確定義 IC 設(shè)計(jì)的具體要求非常重要?？紤]電壓調(diào)節(jié)需求、電源效率、噪聲敏感度和物理約束等因素。要為您的應(yīng)用選擇合適的 LDO，您必須首先描述您的具體要求并確定關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。

確定最佳 LDO 需要了解可用的各種類(lèi)型及其獨(dú)特特性。

LDO 的類(lèi)型

可編程 LDO

這些 LDO 允許通過(guò)外部電阻或通過(guò)控制輸入以數(shù)字方式設(shè)置輸出電壓。通常見(jiàn)于具有多種電源模式的應(yīng)用中，在活動(dòng)模式下需要一個(gè)電壓，在睡眠模式下需要一個(gè)電壓。

固定輸出 LDO

這些 LDO 提供由制造商預(yù)先確定的固定輸出電壓。使用簡(jiǎn)單，通常用于始終需要特定電壓的應(yīng)用中。

超低壓差 LDO

LDO 的設(shè)計(jì)壓差小于 200mV。非常適合需要通過(guò)最小化輸入和輸出之間的電壓損失來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的應(yīng)用，通常用于為需要由 DC-DC 驅(qū)動(dòng)的大電流的應(yīng)用提供額外的電源抑制。

低噪聲 LDO

這些 LDO 提供穩(wěn)定的輸出，且電氣噪聲極小。常用于敏感的模擬電路、RF 電路和其他噪聲敏感型應(yīng)用。

高 PSRR LDO

具有高電源抑制比 (PSRR) 的 LDO 旨在抑制輸入電源變化和噪聲。通常見(jiàn)于輸入電源質(zhì)量不可靠且驅(qū)動(dòng)電路敏感的應(yīng)用中，例如音頻和通信系統(tǒng)。

無(wú)電容 LDO

大多數(shù) LDO 都需要片外輸出電容器才能有效運(yùn)行。無(wú)需片外輸出電容器即可提供所需性能的 LDO 稱為無(wú)電容 LDO。無(wú)電容 LDO 非常適合對(duì)空間要求嚴(yán)格的應(yīng)用，例如智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備。

外部偏置 LDO

這些 LDO 需要在輸出端(有時(shí)在輸入端)使用外部電容器來(lái)確保穩(wěn)定性。適用于高輸出電流應(yīng)用，或需要精確性能調(diào)整的應(yīng)用，例如敏感模擬電路、RF 應(yīng)用和高性能數(shù)字系統(tǒng)。

大電流 LDO

與標(biāo)準(zhǔn) LDO 相比，它們可以提供更高的輸出電流。通常用于需要大量電流的應(yīng)用，例如為微處理器或其他高功率組件提供數(shù)字電源。

低靜態(tài)電流 LDO

LDO 旨在在無(wú)負(fù)載時(shí)消耗極低的靜態(tài)電流。最適合電池供電設(shè)備中的常開(kāi)域，在這些設(shè)備中，電源效率和電池壽命至關(guān)重要。

關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)

選擇 LDO 時(shí)，需要考慮一些基本因素，以確保所選的 LDO 滿足您應(yīng)用的特定要求。

電壓降

這是 LDO 正確調(diào)節(jié)所需的輸入和輸出電壓之間的最小差值。盡管 LDO 設(shè)計(jì)為在低壓差下工作，但輸入和輸出電壓之間仍然需要最小差值。較低的壓差有利于提高效率，并且對(duì)于低輸入電壓應(yīng)用至關(guān)重要，但通常會(huì)導(dǎo)致噪聲和 PSR 受損。

靜態(tài)電流

這是 LDO 未提供負(fù)載電流時(shí)消耗的電流。低靜態(tài)電流對(duì)于電池供電應(yīng)用至關(guān)重要，可最大程度延長(zhǎng)電池壽命。高靜態(tài)電流會(huì)降低整體效率和電池壽命。

負(fù)載調(diào)節(jié)

這衡量了 LDO 在負(fù)載電流變化時(shí)保持恒定輸出電壓的能力。LDO 必須保持穩(wěn)定的輸出電壓，而不管負(fù)載電流如何變化。高瞬態(tài)負(fù)載會(huì)導(dǎo)致輸出電壓變化，這可能會(huì)對(duì)敏感電子設(shè)備造成損害。

線路調(diào)節(jié)

這是為了在輸入電壓發(fā)生變化的情況下保持恒定的輸出電壓。這些變化會(huì)影響輸出電壓。雖然 LDO 通常提供良好的線路調(diào)節(jié)，但輸入電壓的大幅波動(dòng)可能會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

因此，牢記這些關(guān)鍵事項(xiàng)非常重要。

輸出電壓精度

檢查容差和參考電壓精度，確保 LDO 能夠高精度地提供所需的輸出電壓。LDO 的效率與輸出電壓與輸入電壓之比直接相關(guān)，這會(huì)導(dǎo)致功率損耗和發(fā)熱。

最大輸入電壓

確保 LDO 的最大輸入電壓額定值高于其在應(yīng)用中遇到的最高電壓。

輸出電流能力

確認(rèn)連續(xù)電流和峰值電流額定值，以保證 LDO 能夠提供應(yīng)用所需的最大電流。

輸出噪聲和 PSRR

檢查輸出噪聲和 PSRR。低噪聲 LDO 對(duì)于敏感的模擬電路至關(guān)重要，而低輸出噪聲需要精心設(shè)計(jì)和選擇元件。高 PSRR 是抑制電源噪聲所必需的。較差的 PSRR 會(huì)導(dǎo)致輸入噪聲傳輸?shù)捷敵?，從而影響供電電路的性能?

溫度性能

評(píng)估 LDO 的熱性能和熱阻，以便其有效散熱。LDO 必須在很寬的溫度范圍內(nèi)可靠運(yùn)行，因?yàn)樵跇O端溫度下性能可能會(huì)下降，從而影響壓差、PSRR 和穩(wěn)定性等參數(shù)。

LDO 的進(jìn)步

LDO 是核心 IP 模塊中必不可少的一部分，但選擇正確的 LDO 解決方案卻并非易事。傳統(tǒng) LDO 市場(chǎng)多年來(lái)一直處于碎片化狀態(tài)，無(wú)法找到簡(jiǎn)單的 LDO 解決方案。LDO 要求眾多，而且經(jīng)常相互沖突，因此沒(méi)有適合所有應(yīng)用的解決方案。芯片設(shè)計(jì)人員不得不做出妥協(xié) — 選擇最不糟糕的方案并使用變通方法。

幸運(yùn)的是，隨著 LDO 的最新進(jìn)展，現(xiàn)在有了另一種方法。Agile Analog 等 IP 供應(yīng)商提供全系列可定制且與工藝無(wú)關(guān)的 LDO，因此不再需要妥協(xié)或變通。LDO 的這些進(jìn)步對(duì)于幫助芯片設(shè)計(jì)師更輕松地工作非常重要。