中心議題：

• LDO的功耗和壓差分析
• 低壓差線性穩壓器(LDO)的結構

解決方案：

• 合理分配LDO實際功耗

 
便攜產品電源設計需要係統級思維
，在開發由電池供電的設備時，諸如手機、MP3
、PDA、PMP

、DSC等低功耗產品，如果電源係統設計不合理
，則會影響到整個係統的架構、產品的特性組合
、元件的選擇、ruanjiandeshejihegonglvfenpeijiagoudeng。tongyang，zaixitongshejizhong
，yeyaocongjieshengdianchinengliangdejiaoduchufaduojiakaolv。liruxianzaibianxiechanpindechuliqi
，yibandousheyoujigebutongdegongzuozhuangtai，tongguoyixiliebutongdejienengmoshi（空閑
、睡眠、深度睡眠等）可減少對電池容量的消耗。即當用戶的係統不需要最大處理能力時，處理器就會進入電源消耗較少的低功耗模式。[1]帶有使能控製的低壓差線性穩壓器(LDO)是不錯的選擇。

低壓差線性穩壓器(LDO)的結構主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調整元件、基準源、誤差放大器、反饋電阻網絡，保護電路等，基本工作原理是這樣的：係(xi)統(tong)加(jia)電(dian)，如(ru)果(guo)使(shi)能(neng)腳(jiao)處(chu)於(yu)高(gao)電(dian)平(ping)時(shi)，電(dian)路(lu)開(kai)始(shi)啟(qi)動(dong)，恒(heng)流(liu)源(yuan)電(dian)路(lu)給(gei)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)提(ti)供(gong)偏(pian)置(zhi)
，基(ji)準(zhun)源(yuan)電(dian)壓(ya)快(kuai)速(su)建(jian)立(li)
，輸(shu)出(chu)隨(sui)著(zhe)輸(shu)入(ru)不(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)，當(dang)輸(shu)出(chu)即(ji)將(jiang)達(da)到(dao)規(gui)定(ding)值(zhi)時(shi)，由(you)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)得(de)到(dao)的(de)輸(shu)出(chu)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)也(ye)接(jie)近(jin)於(yu)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)值(zhi)，此(ci)時(shi)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)將(jiang)輸(shu)出(chu)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)和(he)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)誤(wu)差(cha)小(xiao)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，再(zai)經(jing)調(tiao)整(zheng)管(guan)放(fang)大(da)到(dao)輸(shu)出(chu)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)負(fu)反(fan)饋(kui)，保(bao)證(zheng)了(le)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)在(zai)規(gui)定(ding)值(zhi)上(shang)；同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環回路將使輸出電壓保持不變
，即：

VOUT=（R1+R2）/R2  * Vref 產生壓差的主要原因是，在調整元件中有一個P溝道的MOS管。當LDO工作時MOS管道通等效為一個電阻，RDS(ON),

VDROPOUT = VIN - VOUT = RDS(ON) x IOUTR.

由此得出低壓差線性穩壓器(LDO)的de一yi個ge重zhong要yao特te性xing，在zai輸shu入ru電dian壓ya大da於yu最zui小xiao工gong作zuo電dian壓ya和he輸shu出chu電dian壓ya其qi標biao稱cheng值zhi範fan圍wei內nei，負fu載zai電dian流liu為wei零ling時shi
，輸shu出chu電dian壓ya隨sui輸shu入ru電dian壓ya的de變bian化hua而er變bian化hua，這zhe就jiu是shiLDO的跟隨特性
，待輸出電壓達到其標稱值後不隨輸入而變化，從而達到穩壓的目的

，這就是LDO的穩壓特性。如圖為聖邦微電子的SGM2007輸入電壓和輸出電壓的曲線。 在測試壓差（Dropout）時不同的廠家有不同的標準。德州儀器（TI）電壓差定義為輸出電壓較其標稱值跌落2％時的輸入、輸出電壓的差值.其它的如，美信（Maxim），聖邦微電子(SGMC)電壓差定義為輸出電壓較其標稱值小於100mV時的輸入、輸出電壓的差值. 如圖為聖邦微電子的SGM2007負載為300mA時輸入電壓和輸出電壓的曲線。
[page] 如ru圖tu在zai箭jian頭tou範fan圍wei內nei，輸shu入ru和he輸shu出chu和he箭jian頭tou組zu成cheng的de圖tu形xing在zai一yi定ding範fan圍wei內nei近jin試shi為wei平ping行xing四si邊bian形xing
，在zai平ping行xing四si邊bian的de邊bian上shang任ren取qu一yi點dian
，做zuo與yu另ling一yi邊bian平ping行xing的de線xian段duan，由you平ping行xing四si邊bian形xing的de定ding義yi可ke知zhi和he另ling一yi邊bian相xiang等deng。所suo以yi這zhe兩liang種zhong測ce試shi方fang法fa隻zhi是shi取qu值zhi點dian不bu同tong而er已yi
，對dui同tong一yi芯xin片pian而er言yan，兩liang種zhong方fang法fa測ce得de值zhi幾ji乎hu相xiang同tong。在zaiTMT生產測試中，也有兩種測試方法
，一種是循環法，輸入在某一個確定值時,以步長為1mV下降，至道輸出電壓較其標稱值跌落2％，或輸出電壓較其標稱值小於100mV時(shi)停(ting)止(zhi)，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)循(xun)環(huan)的(de)步(bu)長(chang)越(yue)多(duo)
，測(ce)試(shi)的(de)時(shi)間(jian)就(jiu)越(yue)長(chang)，對(dui)芯(xin)片(pian)的(de)成(cheng)本(ben)就(jiu)越(yue)高(gao)
，令(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)，輸(shu)入(ru)固(gu)定(ding)電(dian)壓(ya)法(fa)，輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)和(he)箭(jian)頭(tou)組(zu)成(cheng)的(de)圖(tu)形(xing)近(jin)試(shi)平(ping)行(xing)四(si)邊(bian)形(xing)
，隻(zhi)要(yao)我(wo)的(de)取(qu)值(zhi)點(dian)在(zai)平(ping)行(xing)四(si)邊(bian)形(xing)內(nei)，測(ce)得(de)的(de)值(zhi)就(jiu)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)，所(suo)以(yi)通(tong)常(chang)是(shi)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)LDO 的Dropout的大小
，輸入加上某一個值，使輸出電壓約等於較其標稱值跌落2％或較其標稱值小於100mV。例如Dropout在150mA時為100mV,那麼輸入可以等於輸出，這樣測的輸出比標稱值小於100mV，等於這樣測一次就可以了，節約了大量的時間，降低生產成本。

單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2V
，放完電後的電壓為2.3V，而有些標定電壓為3.3V工作的微處理器DSP的最低工作電壓可以達到2.9V。這樣LDO輸出值在小於標稱值的一定範圍內還是可以工作的。由上圖可見，LDO的壓差越小
，輸入和輸出和箭頭組成的圖形近試平行四邊形越長，LDO的工作時間就越長效率就越高，電池的待機時間也就會越長。

低di壓ya差cha線xian性xing穩wen壓ya器qi由you於yu存cun在zai壓ya差cha，它ta最zui大da的de缺que點dian是shi在zai熱re量liang管guan理li方fang麵mian
，因yin為wei其qi轉zhuan換huan效xiao率lv近jin似si等deng於yu輸shu出chu電dian壓ya除chu以yi輸shu入ru電dian壓ya的de值zhi。例li如ru，如ru果guo一yi個ge驅qu動dong圖tu像xiang處chu理li器qi的deLDO輸入電源是從單節鋰電池標稱的3.6V，在電流為200mA時輸出1.8V電壓，那麼轉換效率僅為50%
，因yin此ci在zai手shou機ji中zhong產chan生sheng了le一yi些xie發fa熱re點dian
，並bing縮suo短duan了le電dian池chi工gong作zuo時shi間jian。雖sui然ran就jiu較jiao大da的de輸shu入ru與yu輸shu出chu電dian壓ya差cha而er言yan，確que實shi存cun在zai這zhe些xie缺que點dian，但dan是shi當dang電dian壓ya差cha較jiao小xiao時shi，情qing況kuang就jiu不bu同tong了le。例li如ru
，如ru果guo電dian壓ya從cong1.5V降至1.2V，效率就變成了80%。

低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：

PD=（VINMAX- VOUTMIN ）ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN = 穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX = 最大( 負載) 輸出電流。

最大允許功耗(PDMAX) 是最大環境溫度(*AX), 最大允許結溫(TJMAX) (+125°C) 和結點到空氣間熱阻（θJA) 的函數。對於安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23A封裝器件，其（θJA)約為250°C/Watt。

PDMAX=(*AX- TJMAX)/ θJA

VINMAX = 3.0V +10%，VOUTMIN = 2.7V - 2.5%，ILOADMAX = 40mA
，TJMAX = +125°C
，*AX = +55°C

實際功耗PD=26.7mW
，最大允許功耗: PDMAX= 280mW.

在低壓差線性穩壓器（LDO）的使用過程中一定要注意合理分配LDO實際功耗，不要超過他的最大功耗。以影響係統的穩定性。