低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用，包括智能手機、可穿戴設(shè)備和其他便攜式設(shè)備。由于其效率和可靠性，它們在片上系統(tǒng) (SoC) 架構(gòu)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，使得選擇過程變得復(fù)雜。

在選擇 LDO 之前，明確定義 IC 設(shè)計的具體要求非常重要。考慮電壓調(diào)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(yīng)用選擇合適的 LDO，您必須首先描述您的具體要求并確定關(guān)鍵標準。

確定最佳 LDO 需要了解可用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(shè)置輸出電壓。通常見于具有多種電源模式的應(yīng)用中，在活動模式下需要一個電壓，在睡眠模式下需要一個電壓。

固定輸出 LDO

這些 LDO 提供由制造商預(yù)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(yīng)用中。

超低壓差 LDO

LDO 的設(shè)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(yīng)用，通常用于為需要由 DC-DC 驅(qū)動的大電流的應(yīng)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(yīng)用。

高 PSRR LDO

具有高電源抑制比 (PSRR) 的 LDO 旨在抑制輸入電源變化和噪聲。通常見于輸入電源質(zhì)量不可靠且驅(qū)動電路敏感的應(yīng)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(yīng)用，例如智能手機和可穿戴設(shè)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(yīng)用，或需要精確性能調(diào)整的應(yīng)用，例如敏感模擬電路、RF 應(yīng)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(yīng)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(shè)備中的常開域，在這些設(shè)備中，電源效率和電池壽命至關(guān)重要。

關(guān)鍵績效指標

選擇 LDO 時，需要考慮一些基本因素，以確保所選的 LDO 滿足您應(yīng)用的特定要求。

電壓降

這是 LDO 正確調(diào)節(jié)所需的輸入和輸出電壓之間的最小差值。盡管 LDO 設(shè)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(yīng)用至關(guān)重要，但通常會導(dǎo)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(yīng)用至關(guān)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(diào)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(dǎo)致輸出電壓變化，這可能會對敏感電子設(shè)備造成損害。

線路調(diào)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(diào)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(guān)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(guān)，這會導(dǎo)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(yīng)用中遇到的最高電壓。

輸出電流能力

確認連續(xù)電流和峰值電流額定值，以保證 LDO 能夠提供應(yīng)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(guān)重要，而低輸出噪聲需要精心設(shè)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(dǎo)致輸入噪聲傳輸?shù)捷敵觯瑥亩绊懝╇婋娐返男阅堋?

溫度性能

評估 LDO 的熱性能和熱阻，以便其有效散熱。LDO 必須在很寬的溫度范圍內(nèi)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(jīng)常相互沖突，因此沒有適合所有應(yīng)用的解決方案。芯片設(shè)計人員不得不做出妥協(xié) — 選擇最不糟糕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(yīng)商提供全系列可定制且與工藝無關(guān)的 LDO，因此不再需要妥協(xié)或變通。LDO 的這些進步對于幫助芯片設(shè)計師更輕松地工作非常重要。