LDO的原理及应用
01、LDO定义
LDO即lowdropoutregulator，是一种低压差线性稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。
02、LDO的特点
低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。
看了上面的定义，在不了解LDO结构的前提下，大家使用模电知识可以联想到下图低压降稳压器。
上图是最基本的稳压电路，核心器件是稳压管，它的稳压工作区间决定了输出稳压的范围，通过这种简单电路，可以实现小电流（百mA级别），小动态范围内的稳压。
把上面电路升级一下，如下图：
上述电路仅多了一个2N3055三极管，目的就是提升输出带载能力，同时三极管还引入了电压负反馈，起到稳定输出电压的作用。当输入电压Vin增大或输出负载电阻增大，输出电压Vout会瞬间增加，三极管的射极电Ve压随之增大，如果基极电压Vb不变，则Vb-Ve就会减小，进而输出电流减小，Vout减小。
上图只是简单基础的低压降稳压器。注意，和我们说的LDO，差了“线性”二字。这里看出上述电路输出电压Vout会受到Vbe电压波动的影响，稳定性较差。且输出电压不可调节。
03、LDO电路
在上述电路的基础上添加“线性”因素，也就是引入运算放大器，加深负反馈的同时提高输出电压稳定性。这也就构成了我们所说的低压差线性稳压器。电路图如下
在基本稳压管调整电路基础上增加了运算放大器A和分压电阻采样网络R1和R2。当输入电压Vin增大或输出负载电阻增大，输出电压Vout会瞬间增加，通过R1、R2分压采样得到的电压也增加，由于是反向端输入，运放A的输出会相应减小，则Vb-Ve就会减小，进而输出电流减小，Vout减小。由上图电路可以知道，LDO是通过电阻分压的，也即是LDO只能降压，不能升压。而且电流不能过大。
04、LDO应用
LDO的芯片有很多种，我使用过的有AMS1117，spx3819，TLV702x等等。下面我们以spx3819为例简单说一下LDO的应用。
spx3819的特点如下
低噪声：可能达到40uV
高精度：1％
电池反接保护
低压降：满载时为340mV
低静态电流：90uA
零关模电流
固定输出：1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5.0V
不同的LDO具有不同的性能，大家根据自己实际项目的需求选择。
spx3819的电路图如下，可以看到LDO外围电路十分简单。这也是LDO的优点。
spx3819提供了3种不同的封装，适用于很多场景。
它有输出额定电压版本，也就是上文说到的固定输出：1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5.0V，通过不同的型号后缀区分。
当然也提供了调节电压的版本，电路和输出电压公式如下
05、功耗问题
上面我们讲解到LDO的原理，是通过电阻分压的，这使得LDO不适用于大电流的场景，一般不大于1A。这也引出了LDO绕不开的话题：功耗和散热问题。
选择LDO首先要考虑的是LDO的最大输入电压范围和LDO电流输出的能力
然后较大的电流或较大的LDO电压降会导致较高的组件功率损耗
下图显示的是在特定功率下，LDO电压降和LDO电流之间的关系
当LDO的功耗增加时，LDO封装的散热功能也必须能够配合，常见的封装如下
LDO的功耗是曲跨于LDO上的电压降乘以流过LDO的电流而决定，功率主要是损耗在LDO的导通组件，是硅晶变热
损耗的功率取决于IC封装、PCB布局、环境温度
例如：SOT23的封装，透视图如下
中心引脚连接到贴着晶粒的导线架。散热主要是向空中散热，通过引脚向PCB散热。
因为外侧引脚与硅晶粒之间的结合线很细，也就是下图的4个引脚，所以主要靠中间的引脚散热，上面也说过，中间引脚连接着导线架。所以可以设计中间的引脚的PCB比较宽。
还有SOP-08的封装，底层的铜线也可以用于散热。
如果按照下图设计，散热效果会更好
06、总结
LDO的优点包括：
（1）结构简单，外围器件少，使用方便。
（2）无开关噪声，可应用于要求高精度低噪声的模拟电路中。
但缺点也同样明显：
（1）只能降压，不能升压。
（2）效率低，特别是输入电压高的情况下，一般负载电流小于1A情况下使用。
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