LDO基本原理——实现方式
线性稳压器的工作原理：
采用一个压控电流源以强制在稳压器 输出端上产生一个固定电压，控制电 路连续监视(检测)输出电压，并调节 电流源(根据负载和输入源的需求)以 把输出电压保持在期望的数值。
主要包括四个部分：传输元件、误差 放大器、采样电路、基准电压。
实现方式：
LDO基本原理——内部拓扑结构
线性稳压器根据内部传输 元件RPASS的类型分为：
NPN达林顿管 NPN准LDO PNP LDO N-FET LDO P-FET LDO
LDO关键参数
输入电压范围 输出电压 输出最大电流 输入输出电压差 静态电流 关断电流 负载调整率 线性调整率 电源纹波抑制比 使能电平 耗散功率 效率 Pout/Pin=Vout/Vin
2.7-5.5V 可调
850mA 60uA 0.1uA 1.8M -0.1%/A 0.01%/V Firgure 22 H@1.1V L@0.4V DFN 10Pin 热阻和结温
Firgure 7- Firgure 12
ChargePump关键参数——效率
理论上，效率计算公式如下： =Pout/Pin=Vout*Iout/(Vin*Iin)=Vout/(Vin*M) M为电荷泵的工作模式, Iin=M*Iout
效率：输出功率和输入功率之比，表示能量转换的程度。 效率=输出功率/输入功率=输出功率/(输出功率+损耗)
损耗为何产生？理想元件和实现方法的差异。 损耗的组成部分：
MOSFET：开关损耗（开关频率）、栅极驱动器损耗、传 导损耗（开关导通电阻）。
无源组件：电感上的线圈（Rdc）和磁芯损耗、阻性损耗、 电容器ESR 损耗。
从电源向负载连续供电
LDO 开关型电源
从电源向负载以开关的形式供电 按照输出电压和输入电压关系分 为：升压、降压、负降压/升压。 按照输入电源和输出电源电流是 否恒定分为：AC-DC、DC-DC。 按照储能原件的类型分为：电感 型、电容型(ChargePump)。 区别：线性电源的电压反馈电路是工作 在线性(放大)状态，开关电源是指用于电 压调整的管子工作在饱和和截止区，即 开关状态的。
ChargePump应用——器件选型
以闪光灯驱动为例：
1.选定最大输出电流
Iout=850mA
2.封装
DFN3*3
3.控制信号
High@大于1.3V Low@小于0.5V
4.其它
闪光模式和手电筒模式选择、闪光电流可调、手电筒
电流可调、静态电流、过时保护、过压保护
ChargePump应用——特殊问题
□ 讨论
ChargePump基本原理
ChargePump:电荷泵
ChargePump的工作原理： ChargePump从本质上讲也是一种 开关电源，跟DC-DC相比，它的 储能元件是电容。
主要分为： 整数倍增益电荷泵 分数倍增益电荷泵 电压调整电荷泵 电流调整电荷泵
2X 1.5X
ChargePump基本原理——拓扑结构1
LDO应用——特殊问题
关闭电源后需要快速打开电源的，要求LDO具有快速放电功能。
没有快速放电功能
有快速放电功能功能
LDO应用——原理图设计
□ 手机常用电源的类型
□ LDO LDO基本原理 LDO关键参数 LDO应用
■ DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC关键参数 DC-DC应用
□ ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump关键参数 ChargePump应用
LDO应用——器件选型
以Camera模拟电源为例：
Camera Driver IC为OV8825
1.选定输出电压 Vout=2.8V
2.选定输出最大电流 Iout=300mA
3.封装
DFN1*1
4.控制信号
High@大于1.3V Low@小于0.5V
5.其它
自动放电、短路过流保护、Fold-back结构、
□ 讨论
LDO基本原理——简单模型
LDO：Low DropOut 低压差 LDO Regulator：低压差线性稳压器
线性稳压器简单模型： 基本的线性稳压器可以模拟为两
个电阻器和一个用于 VIN的电源。 变和不变： 期望输出电压VOUT恒定不变 输入电压变化 负载电流变化
这些变量的变化可能会全部同时 发生，而用于将 VOUT 保持在一 个恒定值所需的 RPASS 的数值也 将必需相应地改变。
■手机常用电源的类型ຫໍສະໝຸດ □ LDO LDO基本原理 LDO关键参数 LDO应用
□ DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC关键参数 DC-DC应用
□ ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump关键参数 ChargePump应用
□ 讨论
手机常用电源的类型
按照电源向负载供电是否连续分为： 线性型电源
DC-DC基本原理——内部拓扑结构
DC-DC根据输入电压和输出 电压的关系，分为降压、升压 、负降压-升压结构。从拓扑 结构上看，它们的本质区别在 于储能元件、输入电源和开关 的位置不一样。
DC-DC基本原理——同步和非同步
DC-DC关键参数
输入电压范围 输出电压 输出最大电流 静态电流 关断电流 开关频率 负载调整率 线路调整率 电源纹波抑制比 使能电平 封装 耗散功率 效率
耗散功率、PSRR、软启动时间
DC-DC应用——原理图设计
□ 手机常用电源的类型
□ LDO LDO基本原理 LDO关键参数 LDO应用
□ DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC关键参数 DC-DC应用
■ ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump关键参数 ChargePump应用
耗散功率、PSRR、静态电流
LDO应用——特殊问题
在某些LDO应用中，对LDO某些参数有特殊的要求。
高像素摄像头模拟电源，要求 PSRR在100k的时候40dB以上。
避免输出电压和地短路导致烧坏芯片， 需要短路过流保护功能。
Short Circuit Protection When VOUT pin is short-circuit to GND, short circuit protection will be triggered and clamp the output current to approximately 60mA. This feature protects the regulator from overcurrent and damage due to overheating.
■ 讨论
□ 讨论
DC-DC基本原理
DC-DC：Direct Current-Direct Current 直流转直流
DC-DC Regulator：直流转直流稳压器，这里特指电感型开关电源。
Buck 降压
Boost 升压
实现方式：
DC-DC的工作原理：
DC-DC是一种采用开关组件输送功率 的电源，核心元件为开关和电感。
开关电源的一种，特指电容 型的开关电源
效率=Vout/（M*Vin） M为电荷泵工作模式 Iin=M*Iout
中等 中等
中等
中等
□ 手机常用电源的类型
■ LDO LDO基本原理 LDO关键参数 LDO应用
□ DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC关键参数 DC-DC应用
□ ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump关键参数 ChargePump应用
2.5-5.5V 可编程 5A连续 60uA 0.1uA 2.4M -0.1%/A 0.01%/V Firgure 22 H@1.1V L@0.4V 20WLCSP 1.6*2mm 热阻和结温
Firgure 7- Firgure 12
DC-DC关键参数——效率和损耗
损耗：任何从输入吸收而未传送至输出的能量。 输入功率=输出功率+损耗
转换器IC：内部基准、振荡器电路、栅极驱动电路损耗。
DC-DC应用——器件选型
以Qualcomm 8939平台APC电源为例：
1.选定输出电压 Vout=1.05Vtyp 变化
2.选定输出最大电流 Iout=5mA
3.封装
20WLCSP
4.控制信号
I2C接口 3.4M
5.其它
短路过流保护、开关频率、静态电流、关断电流
在闪光灯应用过程中，为了防止系统死机，软件没有办法关掉 闪光灯，需要闪光灯驱动芯片自动关掉闪光灯输出电压。
ChargePump应用——原理图设计
□手机常用电源的类型 □ LDO
LDO基本原理 LDO关键参数 LDO应用 □ DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC关键参数 DC-DC应用 □ ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump关键参数 ChargePump应用
三种常用电源的比较
分类
LDO
DC-DC
线性稳压器的一种，特指低 开关电源的一种，特指电感
压差的线性稳压器
型的开关电源
效率
纹波 EMI
效率=Vout/Vin Iin=Iout
小 非常小
效率高，跟外部用电感，肖 特基二极管，芯片内部开关 损耗有关
大
比较大
PCB面积 很小
比较大
成本
低
高
ChargePump
VIN
Cin
SHDN
CONTROL / CLOCK
S1
S3
S2
S4
GND
C+
Cfly
CVOUT
Cout
Vout = 2*Vin
ENABLE