LDO线性电路 LDO内部电路分析

2019-07-19 03:01:40 来源：朵拉利品网

1, LDO内部电路分析

我来回答你吧。
这个电路的关键在于调整管状态的分析，首先回答你第三个问题，
LDO也就是低压差线性稳压电源与串联型稳压电源最大的不同在于，调整管的工作状态。
LDO中的调整管工作在饱和状态，运放控制的是饱和程度的高低，而串联型稳压电源，调整管工作在放大状态。这也就可以解释，为什么LDO的压差能做得那么小。很明显，三极管处于放大状态时，UCE至少要有1V以上，一般都是好几V。而饱和状态下，一般只有零点几V。这也就是低压差的根本原因。
再回答你的第一个问题，运放净输入增大，输出自然增大。这样就导致发射结UBE电压减小，根据三极管输入特性曲线，UBE下降，则IB自然减小。再看输出特性曲线，IB减小后，在饱和区，IC也跟着大幅度下降，而整个电路的输出电流就是由调整管的IC电流决定的。
之所以选用PNP管，也是跟状态有关系，PNP 管子做开关更容易（单片机驱动输出就经常这么做），只要运放输出介于发射极、集电极电压之间（确保发射结正偏，集电结正偏即可），而且由于需要变化的范围小，比较容易控制调整管的饱和程度。用NPN做开关，陷入饱和状态，理论上也可以，但是你自己看一下，此时它的饱和控制比较困难，一方面是运放输出，另一方面是，UE的电压（E刚好又在输出端） ，两者合成对UBE的控制，很困难。另外一点，从三极管的使用来看，三极管的集电极面积最大，最适合带负载，所以一般电路用三极管驱动的话，负载都在集电极上，而用NPN管的话，负载是在发射极上。这就导致了一个后果，你仔细看看，LDO往往可以用比较小的三极管实现比较大的电流输出，而NPN型电源，使用的管子很大，输出却很一般。相比之下，PNP型管的使用效率更高，成本也更低。
从这个问题看，其实你只要对三极管特性掌握好一些，就可以自行分析了。

2, LDO是什么？LDO与DCDC的区别与选择

传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。
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。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。正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为 PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为 200mV 左右；与之相比，使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。更新的发展使用 CMOS 功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。
DCDC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV,PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流；另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力， 输入和输出之间的电压降不可以太低；而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。
如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最后有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。
DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。
近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。
总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。

相关概念

三极管

半导体三极管(Bipolar JunctionTransistor)，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触点开关。 晶体三极管，是半导体基本元器件之一，也是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。

输出

在游戏队伍中负责对怪物或者玩家造成伤害的角色分工

LDO

LDO（low dropout regulator）是指低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。LDO是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点在于，LDO是一个自耗很低的微型片上系统。LDO低压差线性稳压器的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。

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