线性稳压器（LDO）
一、应用场景
图1所示电路是一种最常见的AC/DC电源，交流电源电压经变压器后，变换成所需要的电压，该电压经整流后变为直流电压。

在该电路中，低压差线性稳压器的作用是：在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压，抑制纹波电压，消除电源产生的交流噪声。

图 1 LDO在AC-DC电路中的应用
各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化。

为了保证蓄电池组输出恒定电压，通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器，如图 2所示。

低压差线性稳压器的功率较低，因此可以延长蓄电池的使用寿命。

同时，由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近，因此在蓄电池接近放电完毕时，仍可保证输出电压稳定。

图 2 LDO在电池供电电路中的应用
众所周知，开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。

在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器，如图 3所示，就可以实现有源滤波，而且也可大大提高输出电压的稳压精度，同时电源系统的效率也不会明显降低。

图 3 DC-DC电路中LDO的应用
在某些应用中，比如无线电通信设备通常只有一足电池供电，但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压，因此必须由多只稳压器供电。

为了节省共电池的电量，通常设备不工作时，都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态。

为此，要求线性稳压器具有使能控制端。

有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统如图 4所示。

图 4 多路LDO供电中的应用
二、原理
1)定义
LDO 是一种线性稳压器。

线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输
出电压，即输出电压是输入电压与晶体管或FET产生的管压降的差值。

图 5 基本原理框图
所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。

2)工作原理
图 6 LDO内部基本结构
LDO内部电路主要由串联调整管、取样电阻、比较放大器组成。

取样电压加在比较放大器的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。

当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。

相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。

供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和串联调整管回路反应速度的限制。

环路内的负反馈总是强制比较放大器调节输入两端的电压使其相等。

常用稳压管有三种结构，如图3所示
图7 三种LDO稳压管结构
3种稳压器的最大区别在于压降和接地引脚电流。

很明显NPN和准LDO的稳压管在调整管上稍微复杂点，所以压降也大些。

达林管的增益很高，所以只需要很小的电流就可以驱动，准LDO也是这样，IGND很小。

PNP管的放大系数一般是15-20，LDO的IGND电流能达到负载电流的7%。

NPN稳压管的最大好处就是无条件的稳定（大多数不需要加外接电容），LDO则需要在输出端加上电容，以减少回路带宽及提供些正
的相位补偿。

所有的稳压器都使用负反馈回路以保持输出电压的稳定。

但反馈信号在通过回路后都有一定的增益和相位变化。

如果反馈信号相位有180度变化，负反馈就会变成正反馈，造成输出不稳定。

因此反馈信号经过整个回路的相位偏移，需要有至少20度的相位裕度，这样才能保证电路的稳定。

（相位裕度定义为回路总的相位偏移与-180度的差）。

3)LDO的相关参数
⚫输出电压（Output Voltage）
低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。

⚫最大输出电流（Maximum Output Current）
⚫输入输出电压差（Dropout Voltage）
在保证输出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。

⚫接地电流（Ground Pin Current）
接地电流IGND是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压器工作电流。

有时也称为静态电流，通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。

⚫负载调整率（Load RegulaTIon）
负载调整率是指LDO负载变化对于输入电压的影响。

输入电压保持在额定输入电源时，负载电流在全负载电流范围内变化所引起的输出电压相对变化率。

LDO的负载调整率越小，说明LDO抑制负载干扰的能力越强。

图8 负载调整率曲线
∆V Load=V o−V t
V o×100%
∆V Load—负载调整率
V o—LDO额定输出电压
V t—LDO满载输出电压
⚫线性调整率（Line RegulaTIon）
又称源效应或电网调整率，是指输出电压随输入电压的线性变化的波动，条件是全满载。

（输入电压在额定范围内变化时,输出电压之变化率. ）线性调整率是指LDO的输入电压变化对输出电压的影响。

图9 线性调整率曲线
∆V line=|V−V o|
V o
×100%
∆V line—LDO线性调整率
V o—LDO额定输出电压
V—输出电压最大值或最小值
⚫电源抑制比（PSSR）
LDO的输入源往往许多干扰信号存在。

PSRR反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力。