中心議題：

• 線性穩壓器（LDO）的輸入、輸出壓差設計
• 線性穩壓器（LDO）的功耗設計

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、軟ruan件jian的de設she計ji和he功gong率lv分fen配pei架jia構gou等deng。同tong樣yang，在zai係xi統tong設she計ji中zhong
，也ye要yao從cong節jie省sheng電dian池chi能neng量liang的de角jiao度du出chu發fa多duo加jia考kao慮lv。例li如ru現xian在zai便bian攜xie產chan品pin的de處chu理li器qi
，一yi般ban都dou設she有you幾ji個ge不bu同tong的de工gong作zuo狀zhuang態tai，通tong過guo一yi係xi列lie不bu同tong的de節jie能neng模mo式shi（空閑、睡眠、深度睡眠等）kejianshaoduidianchirongliangdexiaohao。jidangyonghudexitongbuxuyaozuidachulinenglishi
，chuliqijiuhuijinrudianyuanxiaohaojiaoshaodedigonghaomoshi。daiyoushinengkongzhidediyachaxianxingwenyaqi(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)xIOUTR.
　　
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(shi)LDO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。

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TMT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(de)LDO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(cong)1.5V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。