9.LDO—数据手册解读

发布于:2025-06-23 ⋅ 阅读:(23) ⋅ 点赞:(0)

目录

1、Output voltage

2、Dropout voltage

3、Quiescent current (GND current) Iq

4、Standby current

 5、Output voltage line regulation

6、Output voltage load regulation

7、Otput noise voltage

8、EN引脚的逻辑电压、电流

9、反馈引脚的电流

10、电源抑制比

11、温度特性


1、Output voltage

        LDO输出的电压值,分为固定电压输出和可调电压输出。

2、Dropout voltage

        该参数与Output voltage不同,Dropout voltage是指线性稳压器(如LDO)维持额定输出电压所需的最小输入-输出电压差。

Dropout voltage为150mv,假设输出为3.3V,那么输入电压必须大于0.15+3.3V。否则输出不稳定。

        图5-28为Dropout voltage与输出电流的关系,输出电流越大Dropout voltage也就越大。

3、Quiescent current (GND current) Iq

        Quiescent Current静态电流,也称为地电流,是LDO输入电流Iin与输出电流Iout之间的差值,公式为:

        这一电流主要用于支持LDO内部电路的偏置,包括带隙参考电压、采样电阻和误差放大器的电流,以及串联调整元件的门极驱动电流。这些电流不直接贡献于输出功率,因此是LDO功耗的重要组成部分。

        对于双极晶体管(如PNP或NPN型LDO),静态电流随输出电流成正比增加,因为BJT是一种电流驱动器件。此外,在Dropout区域(输入输出电压差小于Dropout Voltage 时),静态电流可能因基极与发射极之间的寄生电流路径而进一步增加。对于MOS晶体管(PMOS或NMOS型LDO),静态电流几乎与负载电流无关,保持近似恒定,因为MOS是一种电压驱动器件。静态电流主要由带隙参考、采样电阻和误差放大器的偏置电流决定。

        低静态电流是提升LDO效率的关键。例如,在电池供电设备中,降低Iq可延长待机时间。MOS型LDO因其恒定且较低的Iq更适用低功耗应用。

        总之就是这部分电流是为了维持LDO工作的电流,这部分电流算是损耗。

        图5-12为静态电流与输出电流的关系,输出电流越大静态电流也就越大,损耗越越高。

4、Standby current

        该电流称为待机电流,当芯片失能的时候消耗的电流,也就是不工作是的电流。在做低功耗产品的时候需要重点考虑该值。

 5、Output voltage line regulation

        输出电压线性调整率,指在输入电压Vin发生变化时,LDO输出电压Vout的变化程度,单位通常是mV/V或百分比%。

        比如,输入电压从5V变为6V(△Vin=1V),输出电压从3.3V变为3.302 V(△Vout = 2 mV),则线路调节率为2mV/V。

        下图为TPS76933新LDO的线性瞬态相应曲线。

        输入电压从4.3v阶跃上升至16V时,最大输出纹波电压为40mV.

6、Output voltage load regulation

 

        负载调节率,也叫负载瞬态响应。衡量负载电流 (Iout) 变化时,输出电压 (Vout) 的稳定程度(ΔVout/ΔIout)

        负载电流阶跃变化时,输出电压的变化量。它与输出端的电容值,电容的ESR,LDO控制环路的增益带宽以及负载电流变化的大小和速率有关。这个指标对输出纹波有影响,越小越好。

        如下图所示,当负载电流从1mA阶跃升至100mA是,输出纹波变化约100mV。

7、Otput noise voltage

        噪声是由LDO 内部电路中的晶体管和电阻器以及外部元件产生的。噪声类型有热噪声、闪烁噪声和散粒噪声。

        半导体结构自身会产生固有的噪声,主要是由自由原子与基础材料晶体结构碰撞而引起。由于固有噪声是一种半导体中与电流传导原理相关的物理现象,因此可以通过一些技术来抑制,但是不可能将其彻底去除。现代 LDO 的输出噪声可以达到数以百计的微伏(uV)甚至更小,但是顶级 LDO 产生的噪声就会达到微伏(uV)单位。

        通常,数据表规定 LDO 噪声的方式有两种。一种是“总(积分)输出噪声,以 μVrms 为单位”,即在有限频率范围内积分的频谱噪声密度 RMS 值。第二种是“频谱噪声密度曲线,以 μV/√ Hz 为单位”,即噪声密度与频率的关系。

        比较不同 LDO 的噪声规格时,必须在相同的频率范围内以及相同的输出电压和电流值下测量两个稳压器的噪声。

        图5-22为输出频谱噪声与输出电流的关系。在某一频段内,电流越高噪声密度越大

        图5-23为输出频谱噪声与输出电容的关系。在某一频段内,输出电容越大噪声密度越小

        图5-24为输出频谱噪声与前馈电容的关系。在某一频段内,前馈电容越小噪声密度越小(feedforward capacitor,指在输出和FB之间接的电容)

8、EN引脚的逻辑电压、电流

         该引脚的有效电压范围

        该引脚消耗的电流

9、反馈引脚的电流

10、电源抑制比

        PSRR 可以衡量一个电路的电源抑制能力,表示为输出噪声与电源输入噪声的比值。它可测量电路在各种频率下对输入电源注入纹波的抑制能力。在 LDO 中,PSRR 是在宽频率范围内输出纹波与输入纹波之比,单位为分贝 (dB)。

        简单来说就是输入电压的纹波对输出纹波的影响,这个值越大越好。关于电源抑制比的理论在运放章节讲过,在此不在赘述。

11、温度特性

        这是任何一个期间都会有的特性,上述所讲的参数并不是固定的,都会随着温度的变化而变化,在期间选型的时候需要注意。这个在图表里有详细的说明,在此不在一一解释。


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