電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）電流環(huán)路，自20世紀50年代開始，就已經(jīng)成為過程控制系統(tǒng)中信號傳輸和電子控制的標準。很多電流環(huán)路的電源是通過LDO來提供的，這是一種簡單而又經(jīng)濟的方法，可在多種應用中將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓。

LDO的熱性能影響

LDO 的本質(zhì)是通過將多余的功率轉(zhuǎn)化為熱量來調(diào)節(jié)電壓，從而使該集成電路非常適合低功耗或VIN與VOUT差值較小的應用。我們知道DC/DC的效率普遍是高于LDO的，其實當輸入電壓和輸出電壓很接近，那么LDO穩(wěn)壓器也能達到很高的效率，也就是壓差足夠小的情況下，LDO效率其實并不低。但如果并不接近，壓差太大，消耗在LDO上的能量會增加不少，既會增加器件功耗又會影響效率。

這一點很好理解，不考慮接地電流的情況下，LDO的輸入電流和輸出電流是相等的，那么輸入和輸出電壓相差得越多，則就有更多剩余功率都耗散在LDO中，這導致剩余的電能轉(zhuǎn)化為熱量，影響功耗影響效率。

LDO的熱性能是衡量封裝器件將熱量從裸片傳遞到PCB的指標，如果封裝不能很好地耗散功率，那裸片會發(fā)熱導致器件關斷，長此以往可靠性也會降得很低。PCB的設計和布局以及散熱焊盤尺寸會明顯影響到LDO的熱性能。所以有時候并不能一味地追求小封裝，尺寸上的稍稍增加能使得溫升進行得更慢，在小型化和散熱性能上需要做取舍衡量。

在LDO設計布局中可以盡可能多地將銅連接到LDO散熱焊盤，增大散熱尺寸，并在LDO周圍規(guī)劃散熱過孔，這都能有效幫助LDO提升散熱能力。

降低LDO功耗延長運行時間

降低功耗是現(xiàn)在各種電源芯片都重點設計的一個環(huán)節(jié)，降低靜態(tài)電流是行之有效的一個辦法，但前提是靜態(tài)電流的降低不會降低整體設備的系統(tǒng)性能。LDO如果能提供低的待機功耗和出色的負載瞬態(tài)響應，那么相關設備就能在維持主要性能的同時最大限度地延長整機電池的運行時間。

靜態(tài)電流是指LDO空載和非開關但啟用狀態(tài)下消耗的電流，對于LDO來說這一電流的主要貢獻來自電壓參考和誤差放大器。另一個和靜態(tài)電流相關的是LDO的Dropout電壓，Dropout電壓也就是指輸入電壓VIN必須保持在所需輸出電壓VOUT以上的最小電壓差。

如果輸入/輸出電壓降低到Dropout電壓，則LDO電路中的FET柵極的驅(qū)動電壓將達到其工作極限。在這個過程中，當所有這些內(nèi)部回路都飽和時，靜態(tài)電流通常會大幅上升。所以LDO需要使用平衡的差動驅(qū)動電路來保持合理的靜態(tài)電流，即使是在Dropout狀態(tài)。

噪聲與LDO

LDO作為電子器件也會有噪聲，噪聲來源分為內(nèi)部噪聲與外部噪聲。外部噪聲的抑制能力PSRR和LDO的整體設計相關。想進一步提高外部噪聲抑制也可以通過額外增加濾波等手段來實現(xiàn)。內(nèi)部噪聲集中在噪聲頻譜的低側(cè)，這種噪聲主要來自內(nèi)部參考電壓，也有可能來自誤差放大器、場效應晶體管和電阻分壓器。

很少會選擇降低誤差放大器帶寬來抑制內(nèi)部噪聲，這會降低器件的動態(tài)性能。加上前饋電容是提高LDO整體性能很好的辦法，既能改善噪聲性能，也有提供更快的負載瞬態(tài)響應，對于PSRR也有幫助。

噪聲抑制盡可能還是要在LDO內(nèi)部做文章，增加額外器件會增加成本與體積，合理且靈活的內(nèi)部設計更契合現(xiàn)在的趨勢一些。

小結(jié)

不同應用的方向LDO看重的性能不盡相同，有的看重低噪聲和高電源抑制能力，有的看重功耗，有的看重LDO對負載的調(diào)整能力。對很多需要低功耗的精密輸出電壓應用來說，LDO都是很合適的選擇。