在本教程中，我们将学习任何硬件/系统设计师的一个重要概念:低退出调节器或LDO。我们将了解什么是LDO，理解低降稳压器是如何工作的，LDO的重要特性和一些参数。
大纲
简介
现代电子设备的尺寸越来越小。但电池效率数据正在发生很大变化，这是推动电源管理系统极限的一个因素。
半导体制造的技术发展导致了SoC或芯片系统架构，其中模拟,数字射频子系统集成到单个硅模中。这意味着系统的不同区块有不同的电源需求。
一个电源管理系统(PMIC)包含几个电源电路，如开关稳压器，DC-DC变换器，线性稳压器和LDO。在本教程中，我们将集中讨论ldo。
什么是LDO?
低降电压调节器或简称LDO调节器是电源管理系统的重要组成部分，特别是在电池操作的设备中。ldo可以提供多个电压等级，输出恒定稳定。LDO的输出电压与负载阻抗、输入电压(电池放电)和温度的变化无关。
LDO稳压器或low -dropout稳压器是一种线性电压稳压器，它可以在输入和输出之间非常低的电位差下工作。例如，一个典型的锂离子电池充满电时的范围为4.2 V，完全放电时为2.7 V。即使当电池电压低于3v时，LDO仍然可以在输出端保持所需的2.5 V。
线性稳压器简介
你可能在你的电路设计中见过/使用过几种线性稳压器ic。如果你是一个电子初学者或爱好者，那么你应该遇到过著名的78XX系列稳压器，如7805或7812，例如。这些是线性稳压器的例子。
线性稳压器是一种具有可变输入电压和稳定、连续控制、低噪声直流输出电压的装置或电路。稳压器的恒定输出电压是随着负载电阻的变化而不断调整其内阻的结果。
这种简易恒压调节器的输出电压由下式给出:
如果没有任何负载，即R负载=∞时，输出电压最大，且等于稳压器处的输入电压。在有负载的情况下，输出电压将小于最大可能值。最大输出电压与带负载的输出电压之差称为用E表示的输出电压误差签证官．
这个误差通常用最大输出电压和带负载的输出电压之间的差的百分比表示。
在输入电阻和负载电阻方面，误差百分比由:
我们需要最小化这个误差，为了做到这一点，我们需要引入一个反馈。反馈电路将感知负载中发生的变化，并调整可变内阻，使内阻与负载电阻之比保持恒定。
根据上述假设，我们可以说内阻与负载电阻呈“线性”关系。
理解低辍学调节器
我们可以将线性稳压器分为两种类型:标准或基本稳压器和低降稳压器。两者之间的主要区别是退出电压的数量和使用的通元件的类型。
降电压，也称为净空量，是通过调节器进行适当调节的最小电压。输出电压等于输入电压和通过元件的压降之间的差。
在标准线性稳压器的情况下，通元是NPN或PNP的达林顿对。在现代设计中，它们已被mosfet所取代。
至于低降稳压器，通过元件的电压降通常非常小，稳压器才能适当调节输入电压。
下图显示了一个典型的低降电压调节器的布局。它由一个通元件、一个误差放大器和一个电阻反馈网络组成。
电阻反馈网络，包括一个分压器，将提供一个缩放的输出电压等于参考电压。误差放大器不断地比较参考电压和反馈电压(由分压器提供)。
然后放大差和输出将驱动通元件(MOSFET)，以保持输出电压在所需的水平。
LDO调节器的元素
让我们没有采取更仔细地看所有的元素的低辍学率调节器。
参考电压
它是任何调节器的起点，因为它设置了误差放大器的工作点。通常使用带隙型参考电压，因为它允许在低电源电压下工作。
误差放大器
误差放大器设计的主要要求是它应吸取尽可能小的电流。放大器的输出电阻必须尽可能低，因为通晶体管的栅极电容会很大。
通过分压器网络缩小的输出电压是误差放大器的一个输入，而另一个输入是参考电压。经过比较，误差放大器然后调整通元件的电阻。
反馈
电阻分压器反馈负责缩小输出电压，并允许它通过误差放大器与参考电压进行比较。
通过元素
LDO中的通元件负责将电流从输入传输到负载，并由反馈回路中的误差放大器驱动。mosfet (PMOS和NMOS)通常用作通元件。
下图显示了一个典型的带有PMOS通道元素的LDO布局。
VGS的PMOS通过元素被绑定到Vdd．PMOS晶体管保持饱和和适当调节所需的最小电压由最小漏极源电压V给出ds．PMOS通极元件不适合非常低的电压应用。
基于LDO的NMOS传递元素如下图所示。NMOS的优点是它是源从动配置和稳压器的输出在晶体管的源。
使用NMOS晶体管的电路通常又大又复杂，但可以实现低输入、输出和退出电压。
输出电容器
输出电容是LDO稳压器的重要组成部分，因为它确保在负载瞬变过程中电流立即传递到负载，直到误差放大器准备好。
电容的ESR或等效串联电阻非常重要，因为它限制了电流从电容流向负载。因此，对于ESR在10mΩ到300mΩ范围内的1µF电容，可能的电容类型为:
- 陶瓷电容器
- 聚合物电解电容器
- Low-ESR钽电容器
LDO参数
现在，让我们看看一些重要的稳态和瞬态参数的低降电压调节器。
压差
稳压器的输入电压和输出电压之间的差称为稳压器的降电压。如果输入电压接近输出电压，调整器停止调整。
静态电流
输入电流和输出电流之间的差异被称为静止电流或接地电流。在低功率系统中，低的静止电流将导致最高效率。
效率
LDO稳压器的效率取决于静止电流和输入输出电压。效率由:
通过减小电压下降和静止电流，可以提高LDO的效率。
瞬态响应
它是负载电流阶跃或输入电压阶跃的最大输出电压变化。瞬态响应是输出电容及其ESR(等效串联电阻)的函数。
行监管
线路调节是调整器在输入电压变化的情况下保持所需输出电压的能力。
负载调整率
如果负载电流的需求增加，则输出电容负责提供电流。结果，输出电压发生变化，反馈网络感知到变化。
为了补偿这一点，误差放大器通过更多的电流流过通晶体管。负载调节是调节器在负载电流变化的情况下保持所需输出电压的能力。
一个回应
您好，我的本科论文是物联网传感器节点电源仿真，想咨询一下
我将用LTSpice模拟
-我也想有关于电压调节器模拟的帮助
谢谢你！