一文弄懂LDO

只看该作者 · 2023-6-21 12:00

一、LDO是什么？

LDO英文全名就是Low Dropout Regulaor，顾名思义就是低压差线性稳压器，属于线性电源。
我们从上面的拓扑图可以看出，LDO内部主要是基准参考电压、误差放大器、分压取样电路和MOS管调整电路。

二、 LDO工作原理
首先分压取样电路两个电阻分压对输出电压进行采集，误差放大电路将采集的电压输入到比较器反向输入端，与正向输入端的基准电压（也就是期望输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大。
MOS管调整电路把这个放大后的信号输出到MOS管的栅极，从而这个放大后的信号（电流）就可以控制MOS管的导通电压了，这就是一个负反馈调节回路。
MOS管输出电压就是输入电压减去导通电压，因此控制了导通电压就相当于控制了LDO的输出电压了。
当输出电压与基准电压相差较大的时候，比较器输出信号变强，从而MOS管压降变小，输出电压变小，从而基准电压与输出电压变得更加接近。
从LDO工作原理我们可以得知，LDO只能降压。

三、LDO特点
1.外围电路简单，价格便宜
LDO在使用的时候，非常方便，除了输入、输出端加上滤波电容，不需要其他外围器件，而一般的DCDC模块在使用时要电感、电容、二极管等外围器件组合，且布局也需要特别讲究，否则使用效果不尽人意。
LDO芯片一般都比较便宜，且不需要很多外围器件，非常适合低成本方案。

2.效率较低
使用LDO时，需注意输入电压与输出电压差不能太大，否则效率会非常低。LDO效率η=（Vin-Vout）/Vin，比如输入电压Vin为24V，输出电压Vout3.3V，计算得出效率η=13.75%，效率很低。所以使用LDO时，尽量控制输入输出电压差。

3.噪声低、纹波小
因为其原理为线性调节方式，所以不会产生开关噪声，同时电路纹波也很小。

只看该作者 · 2023-6-21 12:01

四、LDO选型需考虑的重要参数
1.压降（Dropout Voltage）
我们在选型LDO时，除了考虑输入输出电压的范围，还要考虑LDO本身存在压降，这个是由LDO本身结构（MOS管存在导通电阻）导致，这个参数我们很多设计人员都会忽略，最后就会导致电路工作不正常。比如我们常用的AMS1117-3.3，这个LDO最高可以输入15V，输出3.3V，假设我们的输入电压为4.2V，乍一看输入电压在手册规定范围内，同时也高于输出，应该是可以使用的。但是实际使用时，却发现输出电压没有3.3V，大概在2.7V-2.9V左右，这就是设计时忽略的LDO本身存在的压降。

从上图我们看可以知道AMS1117的压降一般1.1V，最大1.3V，因为压降还和电流、温度有关系，所以推荐输入电压-输出电压≥1.5V，才可以保证电路稳定。

2.最大耗散功率（Power Dissipation）
LDO的耗散功率P=（Vin-Vout）*Iout，假设输入电压Vin24V，输出电压Vout3.3V，输出电流Iout30mA，那LDO的耗散功率P=0.651W，这个功耗全部是通过热量损耗了，所以不推荐LDO用于输入输出压差过大，大输出电流的场景。
如果实在需要使用的话，我们就要考虑LDO芯片能承受多大的功耗了，我们以HT7333-3为例，下图为其不同封装的最大耗散功率，这个最大耗散功率就是这个芯片能承受最大的热功耗，超过就会烧坏。

我们以上面举例的场景下使用HT7333-3的话，那我们就只能选用最下面的8SOP-EP封装了，同时注意电路散热，这样才不至于烧坏LDO芯片。

五、总结
通过上面分析，我们知道LDO一般应用于，输入输出压差小，输出电流小的应用场景，这样才能发挥LDO的优势，同时使用时还要重点注意压降、耗散功率等参数，保证电路可以按预期正常工作。