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本文将介绍低压差稳压器的基础知识及其相对于传统线性和开关模式电源稳压器的关键特性。然后，介绍来自 Diodes Incorporated 的真正电阻器件及其用法。

现代电子设备正变得越来越小，越来越便携。智能手表、健身追踪器、安防系统和物联网 (IoT) 设备越来越多地采用电池供电。因此，这些设备需要高效率电源稳压器，能够从每次充电中炸尽每一毫瓦的功率，以确保设备工作更长的时间。此外，这些设备的总过温升必须极小。传统的线性稳压器和开关模式电源稳压器无法轻易地满足这些便携式设备的效率要求。此外，开关模式电源稳压器也会受到噪声和瞬态电压的影响。

低压差稳压器 (LDO) 是线性和开关稳压器系列的最新产品，通过其自身的极低压降运行，来提高效率并降低热耗散。LDO 类型众多，封装可以小到 3×3×0.6 mm，非常适合中低功率的应用。目前有输出电压恒定或可调的的版本，以及一些通过输出使能线路进行通断控制的版本。

什么是 LDO 稳压器？

电压稳压器的功能是在负载和源电压变化的情况下保持输出电压恒定。传统的电压稳压器电路采用线性或开关模式设计。LDO 稳压器属于线性稳压器，但在工作期间其输入和输出端之间的电压非常低。像所有的线性电压稳压器一样，LDO 基于反馈控制回路（图 1）。


图 2：如图所示，AP7361EA 系列 3.3 V LDO 在三不同温度下的压差与输出电流的函数关系图。（图片来源：Diodes Incorporated）

压差与输出电流的函数关系图表明了每个温度下都有恒定斜率，说明其阻性特点。压差在一定程度上与温度有关，其电平随着温度升高而提高。请注意，LDO 的压差比传统的线性电源稳压器要低得多，后者的压差约 2 V。

请注意，图 1 所示的输出电容是以其固有的有效串联电阻 (ESR) 表示的，该值会影响稳压器的稳定性。所选电容器的 ESR 应低于 10 Ω，以保证在-40° 至 +85°C 的整个工作温度内的稳定性。建议采用的电容器类型包括多层陶瓷电容器 (MLCC)、固态 E-CAP 以及数值超过 2.2 mF 的钽电容器。

静态电流 IQ 表示 LDO 在没有负载时消耗的电源电流。静态电流为 LDO 内部电路供电，如误差放大器和输出分压器。在电池供电型设备中，静态电流会影响到电池的放电率，而且通常情况下静态电流尽可能低。Diodes Incorporated 的 AP7361EA 系列的典型 IQ 为 68 mA。

AP7361EA 系列 LDO

AP7361EA系列包括三种备选电路配置，如图 3 所示。


表 1：AP7361EA 恒压配置和电压可调配置的样品。（表格来源：Art Pini，采用了 Diodes Inc. 提供的数据）

AP7361EA 系列器件都有短路和过流保护功能。如果输出电流超过电流限制（通常为 1.5A），短路和过流保护则具有 400 mA 的折返限流。当器件的结温上升到名义上的 150°C 时，就会发生热关断，而当结温下降到大约 130°C 时恢复工作。

负载和电源调整率

负载调节能力表示 LDO 在输出负载电流变化的情况下保持其输出电压的能力。这一特性对于电池供电型便携设备非常重要，因为控制器经常在不使用时关闭子系统。AP7361EA LDO 系列在输出电平为 1 V 至 1.2 V 时的最大指定负载调节率为 1.5%，输出为 1.2 V 至 3.3 V 时为 1%（图 4）。


图 5：所示为AP7361EA 在 3.3 V 输出时的电源调整率。输入电压在 4.3 V 到 5.3 V 之间变化会导致输出电压发生 0.05% 的变化。（图片来源：Diodes Incorporated）

图 5 显示了 LDO 的电源调整率。源电压在 4.3 V 到 5.3 V 之间变化，将导致输出电平发生 0.05% 或大约 1.65 mV 的变化。

请注意，在线路和负载变化条件下，说明了输出值从瞬态事件中迅速恢复。这一特点在便携式设备重启过程中非常重要，因为在重新启动消音电路之前，电源总线必须启动并发挥作用。

电源抑制比

作为线性电路，LDO 产生的噪声比开关模式电源 (SMPS) 或电源转换器要小得多。在许多应用中，在电路板上使用 LDO，但电源是 SMPS。由于LDO 内的控制系统，它倾向于抑制来自输入电源的噪声和纹波。衡量这种噪声抑制的标准是电源抑制比 (PSRR)（图 6）。


图 7：使用了需要外部输出分压器的可调输出 LDO 的实例。右下方的公式显示了为满足期望的输出电压和内部基准而采用的电阻 R1 和 R2 之间的关系。（图片来源：Diodes Incorporated）

电阻分压器的电阻值可以用图 7 右下方所示的公式计算。R2 的值应保持小于 80 kΩ，以确保内部电压基准的稳定性。对于 2.4 V 输出，基准电压为 0.8 V，R2 为 61.9 kΩ，R1 为 123.8 kΩ。一个 124 kΩ、1% 的电阻就是所需的电阻。

结语

LDO 是线性稳压器，工作时输入和输出之间保持低压差并具有低静态电流。这种稳压器具有高功率效率、低噪音和小尺寸。这种稳压器特别适合电池供电型便携式设备，因为这种器件可以延长电池寿命并提高可靠性。