关于 LDO，读懂这一篇就够了

在电子设计中，我们经常需要用到不同的直流电压给不同器件供电，其中广泛常见的就是通过 LDO 稳压芯片来实现得到不同的直流电压输出，因为成本低、性能好，且使用起来也很简单，让低压差线性稳压器（下文简称 LDO）用的也越来越多，几乎每款电子产品里都有其身影。

说它好用，是因为在普通设计里，只需要加入合适的输入电压，和几个滤波电容即可得到想要的输出电压，非常简单，然而也正因为这看似简单的用法也要工程师熟悉 LDO 的主要参数结合自己的具体设计。LDO 是靠自身的反馈环路控制主功率管，与负载分压，保持输出端电压的稳定。不同于 DC-DC，LDO 的输入电流，输出电流，和负载电流相等，属于串联关系，因此 LDO 本身就是靠消耗一部分功率来维持输出端的稳定。

一、LDO 工作原理

LDO 是 Low Dropout Regulator 的缩写，意思是低压差线性稳压器，下面是 LDO 的内部框图，大致的工作原理就是：参考电压 Vref 和反馈电压 FB（VOUT 通过两个电阻分压）分别接在误差放大器的反向和正向端，然后输出误差量，再通过 MOS drive 调整输出电压大小，达到输出稳定。当输出电压增大时，FB 增大，放大器输出电压增加，PMOS 管的 G 极电压增大，Usg 减小，PMOS 的输出电流和电压较小，形成了一个负反馈系统。

LDO 典型框图

二、LDO 基本参数解释

• 输入电压：规定设计输入电源范围。

• 静态功耗：英文 Quiescent Current，输出电流为 0 时的输入电流，即 VOUT 空载时输入电流。好的 LDO 和差的 LDO 相比较，是在电源纹波抑制比 PSRR 差不多的时候，静态耗流会更低。

• 关闭功耗：英文 Shut down Current，使能脚拉低，VOUT=0V 时，VIN 上消耗的电流即为关闭功耗，一般在 1uA 以内，越小越好。

• 电源纹波抑制比：英文 PSRR，这个参数越大越好，代表抑制输入纹波的能力越强，一般 SPEC 给出的是 1KHz 下的值，如：68dB@F=1KHz，LDO 的最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波，所以一般在 100K 到 1MHz 之间的 PSRR 非常重要，这也是为什么我们经常看见 DC-DC 后面搭配一个 LDO 使用，敏感的模拟电源 AVDD 上，如 ADC，Camera 等，选择高 PSRR 的 LDO。

• 输出电流：设计时预留 50%的余量，实际运用过程中，输出电流的大小和输入输出电压都有关系。

• 输出电压：分为可调和固定，根据实际情况选择在，一般最好选择固定的。

• 输出电压精度：一般是 2%，还有 5%的。

• 耗散功率：使用时 LDO 的消耗的功耗不能超过这个值，否则 LDO 可能会损坏。

• 地电流：英文 Ground Current，指的是输入电流和输出电流的差值。指的是 LDO 正常工作状态，在特定的负载下，LDO 自身消耗的电流。

三、LDO 的特性

输出自放电

带自放电功能的 LDO，能尽快泄放输出电容上的能量，保证 LDO 尽快关闭，下次开启是从 0 电压。坏处是如果外部有电压加到或者串到 VOUT 上，因为 VOUT 上的 Rdischg 电阻，会有一定的耗流产生，确定不会有串电到 VOUT 上用带自放电的 LDO 比较好。

在 LDO 关闭时，下图中标注的 MOS 管会自动打开，VOUT 通过 Rdischg 对地放电，有的 LDO 框图中没有画这个自放电电阻，但是也是带自放电功能的，自放电电阻大小可以通过 RC 放电公式进行计算。

带自放电的 LDO

软启动

带软启动的 LDO 可以有效的控制电流，使输出较平缓的上升。

实际测试 LDO 的上电瞬间，VOUT 起来是比较平缓的，并没有电压过冲。

实测 LDO 输出

软启动的时间可以依据下图测试，TSS 是输入电压上升到 0.5 倍到 VOUT 完全起来的时间间隔。

软启动时间定义

LDO 效率

LDO 效率的计算公式为：

输入电流等于输出电流加上静态功耗，根据以上公式，当 LDO 处在轻载时，IQ 就非常重要，IQ 越小，效率就越高。

动态负载调整（∆VOUT）

指的是输入电压一定，输出电压随负载电流变化而产生的变化量，当负载电流变化缓慢时，一般 LDO 能保持 LDO 恒定不变。当负载电流快速变化时，输出电压就会随之改变。这个输出电压的改变量决定了负载瞬态性能，这个值越小越好。

线性瞬态响应

在负载一定的时候，输出电压随着输入电压改变而产生的变化量。这个值越小越好。

压差（Dropout Voltage）

指保持电压稳定所需要的输入电压和输出电压之间的最小差值。当输入电压为 VIN1，输出为 VOUT1，缓慢降低 VIN1，当输出降低到 VOUT1 的 98%时，此时输入电压为 VIN2，那么 Vdrop=VIN2-VOUT1*98%，Vdrop 越小越好，意味着低功耗高效率。

四、LDO 参考设计

输入输出电容选择

现在一般 LDO 输入输出各加一个 1UF 陶瓷电容即可，可选择 X5R 或者 X7R，ESR 也会影响 LDO 系统的稳定性，根据 SPEC 来选择合适 ESR 的电容。提高输出电容的容值，可以提高 LDO 的瞬态响应性能，缺点是会延长启动时间。

Layout 参考

输入输出电容靠近 LDO 管脚放置，LDO 和电容要使用同一铜层铺地，输入输出电容的地环路要短。