LDO的参数及使用注意事项

1、1,输入电压Vin(InputVoltage)。不要超出输入电压上限使用。关于输入电压的上限通常有两个，一个是工作电压的额定值，超过了工作状态就会不稳定，性能难以保证；另一个是绝对最大上限，超过了会对器件造成永久性的不可恢复性损害，甚至烧毁。低于输入电压下限可能会导致工作状态不稳定，甚至无法工作。当输入电压下降到一定程度时输出电压将不再维持在一个恒定的电压。该点发生在输入电压不断接近输出电压时。此时误差放大器会进入完全导通状态，使环路的增益变为零，对负载的稳压能力会变得很差，电源抑制比也大幅度降低。如果输入电压过小，即UinUOUT+Uo需要注意输入电压可能降低时的性能变化，要预留足够余量。2

2、，输出电压Vout(OutputVoltage).LDO的输出电压有固定型和可调型两种。固定型的输出电压在IC内部锁定，无法更改。可调型的，可以通过ADJ管脚(adjust)结合外部的分压电阻来调节输出电压。固定输出电压稳压器使用比较方便，而且由于输出电压是经过厂家精密调整的，所以稳压器精度很高，但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。5，输出电压精度(OutputVoltageAccuracy)。很多因素都会对LDO输出有影响。对LDO输出电压变化影响最大的是温度，因为参考电压和误差放大器对温度的变化比较敏感。其次是电阻的精度。而线性调整率、负载调整率增益误差对精度的影响只有1%到3%.4，压

3、差Vdif(DropoutVoltage)。-AlOAgp=o一sa二o压差二Uin-Uout，它被定义为输入电压与输出电压之间的差。带不同负载时有不同的Drop电压。在LDO的参数表中可以有多个甚至多组压差数据，例如在轻载、中等负载、满载条件下压差的最小值、典型值和最大值。其中，典型值仅供设计时参考，最具有实际意义的应是满载条件下压差的最大值，该参数值是在最不利的情况下测得的。设计时应以此为依据，以便留出足够的余量，确保LDO在最坏的情况下也能正常工作。另外，压差还会随输出电流的增加而增大，随温度升高而增加。为可靠起见，可按留够2030%的压差余量来选型。在LDO中，产生压差的主要原因是在调

4、整元件中有一个P沟道的MOS管。当LDO工作时MOS管道通等效为一个电阻，Rds(on)。二LDO电流相关参数。1,最大输出电流Imax(MaximumOutputCurrent)。LDO类似于一个恒压源，在输出电压不变的情况下，根据负载情况来调整电流大小LDO必须能在最不利的工作条件下给负载提供足够的电流。要注意所选择LDO负载电流的瞬态特性，以用于那些更高的瞬时峰值电流场合，需有足够余量。用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常，输出电流越大的稳压器成本越高。2，静态电流。静态电流等于输出电流与输入电流的差，Iq=Iin-lout。静态电流主要由参考电压消耗电流、采样电阻

5、消耗电流、误差放大器消耗电流和驱动晶体管基级的电流几部分组成。即使无负载时，静态电流也是存在的。对于双极型晶体管，是电流驱动器件，静态电流IQ不但随负载电流变化，而且在Vin降低时也会有所增加。对于MOS管，因为MOS管是电压驱动器件，静态电流几乎不随负载的变化而变化。静态电流也就是地引脚的电流(GroundPinCurrent)，但是不多，一般为uA级别。做低功耗产品的时候要注意下。一般情况下可忽略，可直接按照输入电流等于输出电流来粗略的计算。需要留意在规格书中对IQ是如何规定的，要了解测试条件。在轻载电流时，系统效率是Iq对系统性能产生的影响之一。基本来说，具有低Iq的LDO只在轻载时效率

6、较高。这是因为负载电流增加时,Iq只占Iin总电流的很小一部分。具有较高Iq的LDO可以大大提高系统的线路和负载阶跃响应性能。由于Iq被LDO用来实现稳压工作，Iq较高的LDO对负载需求或线路电压的突变可作出更快的响应。3，关断电流(ShutdownSupplyCurrent),关断电流是指带有使能信号的LDO来说的，当使能关闭的时候LDO消耗的静态电流。这种使能关闭状态下的静态电流会更小，因为使能关闭时，参考电压和误差放大器处于不供电的状态。4，短路电流限制Ilim(CurrentLimit)。短路限流保护是在过载后保持恒流Ilim输出，输出电压降低。随着芯片温度进一步升高，还会到达过温保护

7、从而芯片关断。芯片设置保护就是不让芯片烧掉。反向泄漏保护。通常在有些LDO内晶体管的Vin引脚和Vout引脚之间会有一个寄生二极管效应，当Vout高于Vin时寄生二极管会正向导通，结果电流就从VOUT引脚流向了VDD引脚，造成了反向泄露。有的LDO集成了反向输入保护功能，在某些LDO的输出端上的电压高于输入端的电压的特殊应用中，反向泄漏保护可以有效防止电流从LDO的输出端流向输入端。如果忽视这点，这种反向泄漏会损坏输入电源，特别是当输入电源为电池的时候，尤其需要重视。三、发热相关参数。1，效率。LDO是降压型的DC转换器，因此VnVout，它的工作效率计算公式：n=Pout/Pin=(Iout

8、*Vout)/(Iin*Vin)，其中Iin=Iout+Ignd，在忽略LDO静态电流(Ignd)的情况下，LDO的工作效率可以简单采用Vout/Vin来计算。在同样条件下，静态电流小的效率会好一些。2，热耗散功率PD(PowerDissipation)为了保证节点温度不至于过高，LDO的功耗必须限定在一定的范围之内。有必要计算最大允许功耗PDmax和实际功耗PD，显然PD必须小于等于PDMAx。实际热耗散功率的计算公式为：PD=(Vin-Vout)*Iout+Vin*Ignd，式中，Ignd为接地电流，有时也记作静态电流Iq。由于一般Ignd很小，所以热耗散功率常估算为：PD=(Vin-Vo

9、ut)*Iout。另外说明下，器件的耗散功率与功耗(功率)是两个不同的概念，总的功率包含耗散功率。Powerdissipation只是芯片自己的热耗散功率，Powerconsumption是总的功率。以LDO来举例，输入5V转换3.3V输出，输出1A电流，那么Powerconsumption是5V*1A=5W，LD0本身的Powerdissipation是(5V-3.3V)*1A=1.7W。3，温升。温度过高会影响LDO性能，有增加PCB散热板的LDO热性能有明显改善，这点在LDO规格书中的一些与温度有关的指标温度图表中可以直观的了解。LDO温度计算公式：IC温度二环境温度+IC温升二环境温度

10、+热阻*耗散功率。热阻的组成：r0ja=r0jc+Recs+R6sa.单位为“。Catt”-其中：RejA为LDO结到周围环境的热阻，RejC为LDO结到表面(封装)的热阻，ReCS为LDO表面(封装)到散热片的热阻，ResA为LDO散热片到周围环境(空气)的热阻。对于安装在典型双层FR4电解铜镀层PCB板上的5引脚SOT-23A.封装器件，RejA约为250C/Watt。最大允许热耗散功率(PDmax)是最大环境温度(TA)、最大允许结温(TJMAX)和结点到空气间热阻(RejA)的函数，计算最大热耗散功率的公式为PDmax=(TjMAX-TA)/RejA，一般电源LDO允许的最大节温为TJ

11、Max=125C。做温升预算有两种方法。一是计算热耗散功率余量，根据PDmax=(TJMAX-TA)/RejA计算出PDmax，再根据PD=(Vin-Vout)*Iout计算出实际使用时的PD，如果满足PDPDMAX并有一定余量即可。第二种方法是计算温升余量，将根据PD=(Vin-Vout)*Iout计算出的实际PD代入PDMax=(TjMAx-TA)/RejA这个公式中，可求出实际的结温J然后将Tj与器件规格书中给出的最大允许结温Tjmax相比较，如果TjTjmax并有一定余量，则证明该器件可用。下图是TI几个LDO的功耗在不同的输入输出压差(Vin-Vout)的情况下，不同输出电流(Iou

12、t)与所产生热量(热耗散功率PD)的关系曲线。inputioutpuj1aivTPS763xxandTPS754KK015fl440.+0.050.1OiitpulCurrenl(A)mput/outpirr为南voltage/difFerericc(打/0.色lPSrSIxiandTPSJfcSxx0.20.10J40.40C5OutputCurrent(A)Figure14.PowerDissipationvsOutputCurrent4，热关断温度(ThermalShutdown)如果器件的结温超过热关断温度，则会激活器件的内部过热保护电路。该保护电路会禁用输出，以防止过热损坏。当器件的

13、结温降至一定温度左右时，热保护电路被禁用，并再次重新启用输出电路。如果不降低环境温度和或耗散功率，则器件可能会因过热保护电路而导致振荡。、稳压性能。1,线性调整率AVLN(LineRegulation)线性调整率等于输出电压波动量与输入电压波动量的比值，表示输入电压每波动1V时，输出电压会有xx%V的相应波动？，以百分数表示。反映当输出电流一定时，输出电压在输入电压变动时的稳定性。AVOLineregulation=丸LDO的线性调整率越小，说明输出电压受输入电压波动的影响越小丄DO的性能越好。增加LDO的环路增益和管子尺寸，有助于改善线性调整率。InputVoltage-V|V2，线性瞬态响

14、应LineTransientResponse线性瞬态响应，也是反映输出受输入变化影响的参数，只不过是从响应变化和恢复稳定电压的时间方面来描述的，而线性调整率是从波动幅度方面来描述的。另外，线性调整率是静态参数，线性瞬态响应是动态参数。3，负载调整率AVld(LoadRegulation)负载调整率等于输出电压波动量与输出电流波动量的比值？，表示输出电流每波动1A时，输出电压会有xx%V的相应波动？，以百分数表示。反映当输入电压一定时，输出电压在输出负载电流变动时的稳定性。LDO的负载调整率越小，说明LDO抑制负载干扰的能力越强，LDO性能越好。增加LDO的环路增益和管子尺寸，有助于改善负载调整

15、率。-Al中4.975030609012015-0180OutputCunentI。mA4，负载瞬态响应(LoadTransientResponse)瞬态响应被定义为在输出阶跃电流条件下，输出电压的最大允许变化量。负载瞬态响应，与负载调整率指标接近，也是反映输出随负载变化的参数，只不过是从响应变化和恢复稳定电压的时间方面来描述的。另外，负载调整率是静态参数，负载瞬态响应是动态参数。tr5max=5卡+iVESR在设计LDO时，想要对负载更快速的响应，需要牺牲其他指标性能。改善负载瞬态响应，需要对环路稳定性和输出电压精度进行折中，或者需要增加静态电流。过快的响应会使输出电压发生damping(降

16、幅)，而太慢的响应又会延长电压恢复正常水平的时间。瞬态响应通常与输出电容大小、等效ESR、旁路电容、最大允许负载电流等有关。为了获得更好的瞬态响应,LDO需要更宽的带宽，更大的输出容量，低ESR电容(当然要满足CSR要求)。在瞬态负载电流变化较大的电路中，或者频繁开启、关断的电路中，开始工作的瞬态会需要大电流，所以应该选瞬态响应性能好的器件。O-U4.了uF丄?RS匚2010LoadTransientResponseofTPS76350TineusStepChangeofLoadCurrent/OutputVoltage“匕1irLDRT7PIF1h11rTmeus5，输出噪声e”(Outpu

17、tVoltageNoise)输出噪音电压，是在一定的频率范围内的噪声电压RMS值，通常是10Hz100kHz。大多数的噪音是由LDO内部参考电压产生的，正常的噪音电压范围为100500uV。LDO输出噪声受其内部设计和外部旁路、补偿电路的影响。LDO输出噪声的主要来源是基准(RefereneeVoltage)。为降低基准噪声，有些型号LDO(比如TI的丁卩5764*系列)可以通过外接一个旁路电容(Bypass)，该旁路电容与内部电阻构成低通滤波器，从而降低自身的基准噪音，使基准噪声成为输出噪声的次要因素，以减小输出噪声。-60INOUTLDOGNDoutputnoisevoltagevnois

18、ejms6，电源纹波抑制比PSRR(PowerSupplyRejectionRatio)电源纹波抑制比(PSRR)是输入电压噪声波动量(纹波)与输出电压噪声波动量(纹波)的比值，常用分贝(dB)表示。公式如下：PSRR=20log(输入纹波/输出纹波)与线性调整率类似，PSRR也是衡量LDO对输入电压波动的抑制能力，但两者所不同的是，纹波抑制比侧重于对随着输入端进来和LDO器件本身产生的各种频率干扰纹波的抑制，需要考虑很宽的频率范围，而线性调整率侧重的只是输入端的不稳定的突发变动。控制环路往往是决定纹波抑制比的主要因素，大的输出电容、低ESR、使用旁路电容能够改善纹波抑制比，当然前提条件是能够

19、满足CSR的要求。对于用DC/DC输出给LDO供电的情况，频带为100kHz到1MHz范围内的纹波抑制比就很重要了，因为DC/DC电源纹波频率正好在这个范围之内。对于射频和音频等应用，对LDO的PSRR要求比较高。oINOUTLDOCoGNDCSRRippleRejection:101001k10k100kIMfrequency7，环路的稳定性。由LDO的原理结构图可知，Vref为具有良好温度特性的参考基准电压信号,Vin为不稳定的输入电压信号，Vout为需要稳定的输出电压信号。由压差放大器、调整管、反馈网络构成一个负反馈环路，LDO稳压器利用这个负反馈环路来维持Vout的电平稳定。当环路对一

20、定频率的信号的相移达到-180时，负反馈成为了正反馈，如果环路增益仍大于单位增益，环路将产生自激振荡，从而失去稳定Vout的作用。故需要频率补偿设计，来保证在相移达到-180之前，环路增益已衰减到单位增益以下。频率补偿方法：用输出电容的CSR（补偿串联电阻）来补偿。传统LDO稳压器的频率补偿方法，利用了输出端电容及其等效串联电阻Resr，产生一个零点。如果Resr的取值恰当，会使这个零点与LDO器件本身产生的另一个极点很接近，从而相互抵消，环路相移不会超过-180，稳定了Vout。但是这种方法会有几个缺点，首先，Resr会使Vout在瞬态变化过程中的幅度不够平滑，降低对Vin中噪声的抑制。其次

21、，由于Resr取值的严格要求，限制了输出电容可选择的类型，增大了使用难度和系统成本。另外，输出电容的Resr值还受到环境温度、电压和频率的影响，所以频率稳定性不能得到可靠的保障。内部频率补偿。当前的LDO稳压器，多采用内部频率补偿。内部频率补偿技术借鉴了传统LDO稳压器的零、极点抵消方法，并利用前馈技术，或芯片内部的RC网络和电压控制电流源,产生所需的零点。但是,要做到芯片内产生的零点与相应极点的完全匹配,是非常困难的。而未能相互抵消的零点和极点，会造成Vout建立时间的增加。3，极点跟随频率补偿。一种新型频率补偿方法，不仅能够保证LDO稳压器良好的频率稳定性和瞬态响应,而且无需芯片上频率补偿

22、电路。因而不仅适用于高负载变化响应速度的单芯片LDO稳压器，在集成电源管理和片上系统（SOC）方面，也有较好的应用前景。五、封装。1，常见封装。LDO封装则种类繁多，常用的LDO中，以3、4、5Pin为多。LDO本身的耗散功率(散热)、体积大小、输出功率，以及成本和可制造性，是影响LDO封装选择的主要因素。有的封装没有散热大pad，如果压差大的话就会发热很厉害，热量集中在IC上散不出去。特别是类似于SOT223的封装，散热大pad一般都是与中间一个pin在内部是连通的，与中间pin的电气属性一致。这类封装的多数器件中间是输出端Vout，散热大pad也是Vout，如果连到GND了就会短路。2,常

23、见pin脚。INPUT，电源输入端，OUTPUT，电源输出端，GND,接地端，EN,使能端，以开关LDO。BP或BYP，旁路(Bypass)电容端，以降低自身的噪声，提高LDO的PSRR,ADJ或FB，带调节(Adjust)的LDO的反馈取样端，六、周边器件。1，输入电容输入电容的主要作用是对调整器的输入进行滤波，另外输入电容也可以抵消输入线较长时引入的寄生电感效应，防止电路产生自激振荡；所以调整器输入端一般采用两个电容并联的设计。较大的电容提供滤波作用，一般取22uF左右；较小电容提供消除振荡作用，取值一般为1uF，实际应用中一般选用O.luF，小电容位置尽量靠近调整器的输入Pin.2，输出

24、电容器。电压调整器的许多性能都受输出电容的影响。电容可以滤波改善PSRR,电容值的大小影响瞬态响应速度，除此之外，电容的ESR对电路频率响应的影响是最主要的。输出电容电路的CSR（补偿串联电阻）会影响LDO的稳定性，如果输出电容的ESR（串联等效电阻）太小的话，可以再追加一个串联电阻。CSR的大小等于输出电容的ESR与追加电阻之和。下面例图是CSR与输出电流的特性曲线（隧道深度图），从该图可以看出CSR值必须在0.2Q到9Q之间，这样LDO才够稳定。INOUTLDOGNDOutputcapacitor中uuzsiwHSVLO5S-5-IBSusulouEg*0.01LiRcaithiofIns

25、lablitvJLSt;ibl&RegionCn4JuFrnofInstablitv100noOutoftheTPS7fi3xxDatasheet100150200250Io-OutputCurrentmAfo，非常容易引起电路的自激振荡。由于隧道深度的存在，如果输出电容以及ESR选择不当因此电容的选择建议参考器件手册的隧道深度图。理论上，固体钽电容，铝电容，陶瓷电容只要能满足CSR要求，就都可以做为输出电容使用。具有较低ESR（10mQ量级）的陶瓷电容通常是输入输出电容的首选，因为它们价格低而且故障模式是断路，相比之下钽电容比较昂贵且其故障模式是短路。在选择电容的时候还需要考虑温度对容值以及

26、ESR的影响，应该保证在整个温度范围内电路都是稳定的。但因为铝电容的ESR受温度影响比较大，所以在温度变化较大的应用场合，不建议选择铝电容作为输出电容。应严格按照具体LDO器件的Datasheet选择最为合适类型的输出电容器。如果有些型号LDO声明采用具有较高ESR的钽电容器，那么一定不要选用极低ESR的陶瓷电容器。在使用可调LDO调整器时，有时候我们为达到较好的输出纹波抑制性能，调整器需要对地增加滤波电容，但是必须注意的是：电路的输出增加了这个电容，又会增加一个闭环极点，电路的输出电容必须相应的增加，才能保证电路的稳定。另外一个容易忽视的问题：LDO带有多个负载的时候，每个负载电路的输入电容

27、都是LDO的输出电容。3,BP旁路电容。增大基准的旁路电容有利于减小输出噪声，使用陶瓷电容的典型值为470pF到10nF，也可使用此范围以外的电容，但会对输入电源上电时LDO输出电压上升的速度产生影响，旁路电容值越大，输出电压上升速率越慢。根据电路需求选择合适的旁路电容值，取得PSRR和瞬时特性的折中。4，分压电阻。反馈环路用的分压电阻的数值精度，会影响输出电压的准确性，一般要用1%精度的。分压电阻的阻值一般都是选用几K几十K级别的，阻值太小对造成比较大的泄露电流。布局。1，布局原则。1，一点接地。所有最终需要接到地的网络，包括输出电容、旁路电容等，都先接到器件本身的GND管脚附近，形成一个共

28、地点，再通过这一个共地点接入主地。2，去耦支路尽量短。输入电容、输出电容、旁路电容，在一点接地的前提下走线尽量短。3，大电流回路尽可能短,。LDO的大电流路径是：输入-输出-负载-地，所以LDO尽量靠近负载，负载的地尽量多打地孔，尽量直接到主地。而LDO器件本身的地pin只是内部基准电压电路和分压电阻电压检测网络电路的地，电流很小，就是静态电流。4，做好散热设计。可将LDO的地pin连接到表层大地平面，并多打主地孔到主地。有散热大焊盘的LDO,在散热大pin脚附近做一个较大面积的铜，作为器件的散热片。需特别注意，有些封装类型的散热大焊盘，并不是GNDpin，而是悬空脚，规格书上为NC但器件内部

29、实际上与输入或者输出相连，连接该散热焊盘的PCB铜皮区域需与地和其它所有网络都孤立开，如果与地或者其它网络连接，会造成短路。5，旁路电容要靠近BP脚。PCB走线产生的寄生电感，会对电路的频率响应特性产生影响。所以电路设计的时候，旁路电容应该尽量靠近器件BP引脚，即引线长度尽量短、粗。6，输入输出电容要靠近相应pin脚。输入电容如果有多个，小值的放在更靠近Vin的地方。2，对比图例。对比图例1，上面的图不太好，下面的图走线比较科学GNDQR.t对比图例2，左图的PCB布线较好，右图的较差。八、选型。1,不同应用场景对LDO特性的要求。应用低lq高PSRR低噪芦蒿电壷注释LNA,PLL定乂了系绒哩声底泾怕。需要低嗥声的LDO基