低壓差(LDO)穩(wěn)壓器在智能手機、可穿戴設備和其他便攜式小型設備等現(xiàn)代電子產品中發(fā)揮著至關重要的作用。由于其效率和可靠性，它們在系統(tǒng)級芯片(SoC)架構中的集成變得越來越普遍。然而，片上LDO選項和特性種類繁多，使得選擇過程變得十分復雜。

      在選擇LDO之前，明確定義IC設計的具體要求非常重要。需要考慮電壓調節(jié)需求、電源效率、噪聲敏感度和物理約束等因素。要為您的應用選擇合適的LDO，您必須首先明確具體要求并確定關鍵標準。

      要確定最佳LDO，就必須了解現(xiàn)有的各種類型及其獨特特性。

      LDO的類型

• 可編程LDO

      這些LDO允許通過外部電阻或通過控制輸入以數(shù)字方式設置輸出電壓。通常見于具有多種電源模式的應用中，在活動模式下需要一個電壓，在睡眠模式下需要另一個電壓。

• 固定輸出LDO

      這些LDO提供由制造商預先確定的固定輸出電壓。使用簡單，通常用于始終需要特定電壓的應用中。

• 超低壓差LDO

      LDO的設計壓差小于200mV。非常適合需要通過最小化輸入和輸出之間的電壓損失來實現(xiàn)高效率的應用，通常用于為需要由DC-DC驅動的大電流的應用提供額外的電源抑制。

• 低噪聲LDO

      這些LDO提供穩(wěn)定的輸出，且電氣噪聲極小。常用于敏感的模擬電路、RF電路和其他噪聲敏感型應用。

• 高PSRR LDO

      具有高電源抑制比(PSRR)的LDO旨在抑制輸入電源的變化和噪聲。通常見于輸入電源質量不可靠且驅動電路敏感的應用中，例如音頻和通信系統(tǒng)。

• 無電容LDO

      大多數(shù)LDO都需要片外輸出電容器才能有效運行。無需片外輸出電容器即可提供所需性能的LDO稱為無電容LDO。無電容LDO非常適合對空間要求嚴格的應用，例如智能手機和可穿戴設備。

• 外部偏置LDO

      這些LDO需要在輸出端(有時在輸入端)使用外部電容器來確保穩(wěn)定性。適用于高輸出電流應用，或需要精確性能調整的應用，例如敏感模擬電路、RF應用和高性能數(shù)字系統(tǒng)。

• 大電流LDO

      與標準LDO相比，它們可以提供更高的輸出電流。通常用于需要大量電流的應用，例如為微處理器或其他高功率組件提供數(shù)字電源。

• 低靜態(tài)電流LDO

      LDO旨在在無負載時消耗極低的靜態(tài)電流。最適合電池供電設備中的常開域，在這些設備中，電源效率和電池壽命至關重要。

      關鍵性能指標

      選擇LDO時，需要考慮一些基本因素，以確保所選的LDO滿足您的應用的特定要求。

• 漏失電壓

      這是LDO正常調節(jié)所需的輸入和輸出電壓之間的最小差值。盡管LDO設計為在低壓差下工作，但輸入和輸出電壓之間仍然需要最小差值。較低的壓差有利于提高效率，并且對于低輸入電壓應用至關重要，但通常會導致噪聲和PSR受損。

• 靜態(tài)電流

      這是LDO未提供負載電流時消耗的電流。低靜態(tài)電流對于電池供電應用至關重要，可最大程度延長電池壽命。高靜態(tài)電流會降低整體效率和電池壽命。

• 負載調節(jié)

      這衡量了LDO在負載電流變化時保持恒定輸出電壓的能力。LDO必須保持穩(wěn)定的輸出電壓，而不管負載電流如何變化。高瞬態(tài)負載會導致輸出電壓變化，這可能會對敏感電子元件造成損害。

• 線路調節(jié)

      這是為了在輸入電壓發(fā)生變化的情況下保持恒定的輸出電壓。這些變化會影響輸出電壓。雖然LDO通常提供良好的線路調節(jié)，但輸入電壓的大幅波動可能會帶來挑戰(zhàn)。因此，牢記這些關鍵事項非常重要。

• 輸出電壓精度

      檢查容差和參考電壓精度，確保LDO能夠高精度地提供所需的輸出電壓。LDO的效率與輸出電壓與輸入電壓之比直接相關，這會導致功率損耗和發(fā)熱。

• 最大輸入電壓

      確保LDO的最大輸入電壓額定值高于其在應用中遇到的最高電壓。

• 輸出電流能力

      確認連續(xù)和峰值電流額定值，以保證LDO能夠提供應用所需的最大電流。

• 輸出噪聲和PSRR

      檢查輸出噪聲和PSRR。低噪聲LDO對于敏感的模擬電路至關重要，而低輸出噪聲需要精心設計和選擇元件。高PSRR是抑制電源噪聲所必需的。較差的PSRR會導致輸入噪聲傳遞到輸出，從而影響供電電路的性能。

• 溫度性能

      評估LDO的熱性能和熱阻，使其能夠有效散熱。LDO必須在很寬的溫度范圍內可靠運行，因為在極端溫度下性能可能會下降，從而影響壓差、PSRR和穩(wěn)定性等參數(shù)。

      LDO的進步

      LDO是核心IP模塊中必不可少的一部分，但選擇正確的LDO解決方案卻并非易事。傳統(tǒng)LDO市場多年來一直處于碎片化狀態(tài)，無法找到簡單的LDO解決方案。LDO要求眾多，而且經常相互沖突，因此沒有適合所有應用的解決方案。芯片設計人員不得不做出妥協(xié)，選擇相對最好的方案并使用變通方法。幸運的是，隨著LDO的最新進展，現(xiàn)在有了另一種方法。Agile Analog等IP供應商提供全系列可定制且與工藝無關的LDO，因此不再需要妥協(xié)或變通。LDO的這些進步非常重要，有助于讓芯片設計人員的工作更加輕松。

      注：本文由Ricardo Xie編譯，原文刊登于EDN姊妹網站Planet Analog，參考鏈接：Key considerations and challenges when choosing LDOs