ANALOG DEVICES AN-1072 Service Manual
AN-1072
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应用笔记
在系统中成功运用低压差稳压器
作者：Ken Marasco
简介
低压差稳压器（LDO）能够在很宽的负载电流和输入电压
范围内保持规定的输出电压，而且输入和输出电压之差可
以很小。这个电压差被称为压降或裕量要求，在负载电流
为 2A时可以低至 80mV。可调输出低压差稳压器于 1977
年首次推出。现在，便携设备需要使用的低压差线性稳压
器经常多达 20 个。最新便携设备中的许多LDO被集成进
了多功能
统，拥有 20 个或以上的电源域，分别用于音频、电池充
电、设备管理、照明、通信和其它功能。
电源管理芯片（PMIC）——这是高度集成的系
然而，随着便携系统的快速发展，集成式 PMIC 已经无法
满足外设电源要求。在系统开发的后期阶段必须增加专用
LDO 来给各种选件供电，如相机模块、蓝牙、WiFi 和其
它连接模块。LDO 还能用来辅助降低噪声，解决由电磁
干扰（EMI）和印刷电路板（PCB ）布线造成的稳压问
题，并通过关闭不需要的功能来提高系统效率。
本文将讨论基本的LDO拓扑，解释关键的性能指标，并展
示低压差稳压器在系统中的应用。同时使用
产品系列
的设计特征进行示例说明。
ADI公司LDO
图1. 采用低压差 （
V
和在额定负载电流时
OUT
V
的最低给定值之间的差值） 技术稳定输出电压的
IN
LDO框图
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目录
简介 ........................................................................................ 1
基本的LDO架构.................................................................... 3
LDO效率....................................................................... 3
电路特性增强LDO性能............................................... 3
理解线性稳压器要求 ............................................................ 4
LDO用于数字负载....................................................... 4
LDO用于模拟和射频负载 ........................................... 4
关键的LDO指标和定义 ........................................................ 5
输入电压范围 ............................................................... 5
接地（静态）电流 ....................................................... 5
关断电流....................................................................... 5
输出电压精度 ............................................................... 5
线路调整率................................................................... 5
动态负载调整率 ........................................................... 5
压差 ...............................................................................5
启动时间........................................................................5
限流阈值........................................................................5
工作温度范围................................................................5
热关断（TSD） ............................................................6
使能输入........................................................................6
欠压闭锁........................................................................6
输出噪声........................................................................6
电源抑制比....................................................................6
最小输入和输出电容....................................................6
反向电流保持特性........................................................6
软启动............................................................................6
结束语.....................................................................................7
参考文献........................................................................7
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基本的LDO架构
LDO由参考电压、误差放大器、反馈分压器和传输晶体管
组成，如
问答 37：
过传输器件提供。传输器件的栅极电压由误差放大器控
制——误差放大器将参考电压和反馈电压进行比较，然后
放大两者的差值以便减小误差电压。如果反馈电压低于参
考电压，传输晶体管的栅极电压将被拉低，允许更多的电
流通过，进而提高输出电压。如果反馈电压高于参考电
压，传输晶体管的栅极电压将被拉高，进而限制电流流
动、降低输出电压。
这种闭环系统的动态特性基于两个主要的极点，一个是由
误差放大器/传输晶体管组成的内部极点，另一个是由放
大器的输出阻抗和输出电容的等效串联电阻（ESR）组成
的外部极点。输出电容及其 ESR 将影响环路稳定性和对
负载电流瞬态变化的响应性能。为了确保稳定性，推荐
1Ω或以下的 ESR 值。另外，LDO 要求使用输入和输出电
容来滤除噪声和控制负载瞬态变化。电容值越大，LDO
的瞬态响应性能越好，但会延长启动时间。ADI 公司的
LDO 在使用规定电容时可以在规定工作条件下达到很好
的稳定性能。
图 1所示（参见参考文献部分中的“应用工程师
低压差稳压器”，作者Patuoux）。输出电流通
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锂离子电池从 4.2V（满充状态）下降到 3.0V（放电后状
态），与该电池连接的 2.8V LDO 将在负载处保持恒定的
2.8V（压差小于 200mV ），但效率将从电池满充时的
67%增加到电池放电后的 93%。
为了提高效率，LDO可以连接到由高效率开关稳压器（如
ADP2108）产生的中间电压轨。例如，使用 3.3V开关稳
压器时，LDO效率固定为 85%，假设开关稳压器效率为
95%，那么系统总效率将是 81%。
电路特性增强 LDO 性能
使能输入端允许通过外部电路控制LDO的启动和关闭，并
允许在多电压轨系统中按正确的顺序加电。软启动可以在
上电期间限制浪涌电流和控制输出电压上升时间。睡眠状
态能使漏电流最小，这个特性在电池供电系统中特别有
用，并且允许快速启动。当LDO的温度超过规定值时，热
关断电路将关闭LDO。过流保护电路可以限制LDO的输出
电流和功耗。欠压闭锁电路可以在供电电压低于规定的最
小值时禁止输出。
图。
图 2是用于便携设计的典型电源系统简
LDO 效率
提高效率一直是设计工程师的永恒追求，而提高效率的途
径是降低静态电流（I
efficiencyLDO
由于I
在分母上，因此很明显IQ越高效率就越低。如今的
Q
LDO具有相当低的I
式中可以忽略I
（V
）*100%。由于LDO无法存储大量的未使用能
OUT/VIN
量，没有提供给负载的功率将在LDO中以热量形式消耗
掉。
Power dissipated (PD) = (V
LDO 可以提供稳定的电源电压，这种电压与负载和线路
变化、环境温度变化和时间流逝无关，并且当电源电压和
负载电压之间的压差很小时具有最高的效率。例如，随着
）和前向压降。
Q
⎛
⎜
=
⎜
⎝
。当IQ远小于I
Q
。这样，LDO的效率公式可以简化为
Q
×
()
⎞
IV
OUTOUT
⎟
100 ×
⎟
IIV
+
QOUTIN
⎠
时，在效率计算公
LOAD
− V
OUT
) × I
IN
%
IN
图2. 便携系统中的典型电源域
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