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低压差线性稳压器（LDO）是一种高效的电源管理组件，其设计旨在将输入电压稳定转换为低噪声的输出电压，以供电子设备使用。在现代电子系统中，对电源管理技术的要求越来越高，而LDO凭借其高效率、低电压转换和单电源运作的特性，在众多领域得到了广泛应用。 从定义与分类来看，LDO是一种利用线性调节原理来实现电压稳定的器件。与传统线性稳压器相比，LDO具有更低的输入输出压差要求，使得其在输入电压仅略高于输出电压时仍能正常工作。按传递设备的不同类型的话，LDO可以分为PMOS LDO、NMOS LDO以及传统PNP和NPN LDO等类型。 关于LDO的工作原理，其主要由分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路四大部件构成。当输出电压发生变动时，分压取样电路会与基准电压进行比较，误差放大器随即调节PMOS驱动的输出，通过负反馈机制维持输出电压的稳定。 从主要性能参数来说，这些包括压差电压、静态电流、电源抑制比（PSRR）、噪声和瞬态响应等。压差电压是LDO性能的关键指标，优质的LDO具有极低的压差电压，这意味着即使在输入输出电压非常接近的情况下，LDO也能有效地进行电压调节。静态电流指的是LDO内部电路自身消耗的电流，一个理想的LDO应具备较低的静态电流，以提高整体效率。 在选择与应用方面，选择LDO时要考虑其特性参数是否符合应用需求，例如在噪声敏感的应用中选择一个低噪声的LDO。此外，要注意外接电容的选择对稳定性的影响，以及在大电流场合中采用SENSE功能进行准确的电压监测。 未来发展趋势中，随着半导体工艺技术进步和新材料的应用，LDO的制造成本和集成度有望进一步优化。同时，耐温性、噪声水平和抗干扰能力的提升也将是LDO未来发展的重要方向。 总之，LDO稳压器作为一种电源管理解决方案，以其独特的低压差和线性稳压特性，在现代电子系统中发挥着重要作用。了解其工作原理、性能参数和应用要点，对于设计稳定可靠的电源系统至关重要。随着技术的不断进步，LDO将继续演化以满足未来电子设备对电源管理的高标准要求。

在现代电子设备遍布的时代，电源模块的设计与应用成为了电子工程领域中的核心议题。而LDO（低压差线性稳压器）电源模块，因其出色的线性特性和稳定性，在众多应用中备受青睐。为了满足不断增长的电子设备性能需求，如何优化LDO电源模块PCB设计，实现更高的电源效率和稳定性，成为了工程师们迫切需要解决的问题。 LDO在电源设计中扮演着至关重要的角色，能够在输入输出间维持较小的压差，使得线性电压调整更为高效。当输出电压在正常工作状态下下降至额定输出电压的98%时，对应的输入与输出电压差即为Drop电压。值得注意的是，Drop电压会受到负载变化的影响。 LDO线性稳压电源凭借其出色的性能、高可靠性、易于组装调试以及低成本等优势，成为电源设计的热门选择，然而也存在功耗较大、发热量高以及效率普遍仅为45%左右的问题。典型的LDO线性稳压电源由调整管、比较放大部分、反馈采样部分以及基准电压部分构成。 在LDO的选型中，uP-MOSFET LDO与PNP LDO是两种常见的选择。uP-MOSFET LDO以其简单的驱动与低Rds值而备受推崇，然而其较高的成本也限制了其广泛应用。与之相对，PNP LDO虽然需要更高的Drop电压，但其具备承受高输入电压的优势。 在选择适合的LDO类型时，PCB设计师需要根据实际的应用需求与预算进行综合考量。对于追求更高电源效率与性能的设计师而言，了解并权衡各种LDO类型的优缺点至关重要。

----- 简介 ----- 主要内容包括： 如何获得更低的输出噪声性能？如何优化LDO的PCB布局？ 前篇： 电源之LDO-8.LDO选型与计算 个人公众号：硬件之路学习笔记 ----- 正文 ----- 一、获得更低的噪声与纹波 1. 输入输出电容 关于输入输出电容，我在之前的篇章进行过讲解，需要考虑到MLCC的直流偏压特性与温度特性等，请参考： 电源之LDO-6. LDO的输出电容 为 了对不同频率的噪声进行滤除，除了满足手册要求的容量外，我们还可以再额外并联几个不同数量级的容量的电容。 2. 加入前馈电容CFF 参考： 电源之LDO-5. LDO的噪声 3. 错误改进 前篇文章将PG引脚上拉到输出是错误的，因为用的是3.3V电源的MCU，所以上拉不能用4V，因此此引脚应该接MCU的电源 4.优化后的原理图如下 ： 二、PCB布板 1. 布板如下： 2. 输入输出电容布局 输入电容靠近输入IN引脚放置，输出电容靠近输出OUT引脚放置，且电容按电流方向容值由大到小顺序摆放。 3.尽量在输出电压经过滤波电容后再接反馈电阻 4. 反馈电阻 反馈电阻靠近IC放置，反馈引线尽量靠近IC的FB脚且尽量远离其他引线。 5. 散热焊盘打孔到底层，利于散热 6. 多打地孔，有利于电源回流 7.电流线宽度 设计电流600mA，我们按照800mA作为裕度，应该将线宽设置为30mil。 8.45°斜角 个人喜欢在覆铜拐弯或者出现90°交叉的地方加入45°的斜角 ---- 总结 ---- 本篇介绍了LDO的PCB布局注意要点，至此LDO整个篇章暂告一段落，后期发现新的问题或者知识也会再更新。后面一两个月打算写一下运放相关的知识。 个人公众号：硬件之路学习笔记 阅读更多文章

----------------------------------------- 简介 -------------------------------------- 个人公众号：硬件之路学习笔记 个人公众号：硬件之路 学习笔记 个人公众号：硬件之路 学习笔记 主要内容包括： LDO在实际应用中应该如何选取？输入输出电容如何选取?热性能如何估算？负载应该多大？ ----------------------------------------- 正文 -------------------------------------- 一、明确需求并选型 1. 输出电压 根据电路需求明确LDO的输出电压大小，如果后级电路容纳电压范围较大，应当尽量选择常见电压，如3.3V、2.5V等。因为这样的电压等级可以选择固定输出电压的LDO，输出电压更加准确且不需要外部反馈电阻。 2. 输出电流 根据后级电路需求明确LDO的输出电流能力，并在预估的最大电流基础上留有一定裕度，例如需求600mA，可以选择800mA最好是1A输出能力的LDO，这样对提高LDO的热性能以及噪声抑制能力有利。 3. 异常保护能力 根据项目情况确定是否需要多大的过流保护能力，防止短路时烧坏后 级 电路；同时还有热关断等能力也是需要考虑的项。 4. 精度 根据后级电路需求明确LDO的精度，包括整个工作温度范围与整个负载范围内的精度。 5. 外置 使 能 根据项目情况确定是否需要使能控制LDO工作与否。 6.软起动 根据项目情况确定是否需要软起动功能的LDO。 7. 压降 根据前后电路确定LDO的压降大小，并根据LDO数据手册的相关信息选型。 我们假设我们需要一款负载能力大于800mA，输入电压5V，输出电压4V的LDO，电压精度不小于3%；拥有使能开关引脚，由3.3V单片机高低电平控制；拥有软起动功能；其工作温度环境为50℃；有输出异常指示引脚。 筛选后的型号为：TI的TPS7A91，其精度在整个温度范围与负载范围内为1%，输入电压范围1.4~6.5V，输出电压范围为0.8~5.2V；下面我们对其性能进行具体分析并绘制其外围电路。 二、外围电路与参数计算 1. 热性能-参考： LDO的热性能 已知压降为5V-4V=1V；负载电流最大800mA；则最大功率为1*0.8=0.8W； 查看数据手册发现其SON-10封装热阻RθJA为56.9℃/W，则其温升为： 56.9*0.8=45.52；由于其工作环境温度为50℃，则内核温度为： 45.52+50=95.52℃，未超过其最大内核温度125℃，满足要求。 2. 压降 其数据手 册 压降与 负载电流、输入电压关系如下图 ：可以看出其在5V输入负载800mA、工作温度50℃下的压降不会超过200mV，而能提供的最大压降为5V-4V=1V，足以满足要求。 3. 外置使能功能 EN引脚提供控制功能，可以接单片机IO口控制LDO的开启、关闭，其低电平电压为0.4V，高电平电压大于1.1V，可以用3.3V的高低电平控制。 4. 软起动 SS_CTRL连接输入引脚且NR/SS并联电容则可以在降低噪声的同时获得软启动功能。根据数据手册，1uF电容可以获得6ms的启动延时。 5. 输出异常指示 PG引脚为输出状态指示引脚，开漏输出，接10k~100k上拉电阻到输出脚。 6. 反馈电阻计算与选取 推荐电阻配比如下表，表中没有我们需要的4V输出的推荐电阻，因此我们需要自己计算，数据手册可以获得VFB=0.8V，假设下电阻R2取10k Ω -1%，上电阻为R1，则Vout/（R1+R2）=VF/R2 计算得出R1=40kΩ，根据 E96-1%电阻阻值表 取40.2kΩ，取40.2kΩ时实际输出电压为4.016V（电阻精度引起的误差后续再写文章具体分析）。 7.原理图绘制 ----------------------------------------- 总结 -------------------------------------- 本片为LDO选型与外围电路计算与处理，下篇为LDO的PCB绘制。 电源之LDO——1.LDO基础知识 电源之LDO-2. LDO的压降 电源之LDO-3. LDO的热性能 电源之LDO-4. LDO的电源抑制比 电源之LDO-5. LDO的噪声 电源之LDO-6. LDO的输出电容 电源之LDO-7. LDO的电流相关

个人公众号：硬件之路学习笔记 个人公众号：硬件之路学习笔记 个人公众号：硬件之路学习笔记 LDO的电流相关内容包括如下几种，静态电流 IQ 、 接地电流 I GND 、关断电流、 电流限制、防止反向电流 等 。 ①静态电流 I Q 静态电流 IQ 是指当外部负载电流为零时为LDO 的内部电路供电 所 需的电流，比如 电压源、放大器、保护电路 等电路的工作电流。 静态电流由其内部电路、 输入电压和温度决定。 LDO消耗功率PD= （ VIN-VOUT ） * IOUT+ （ VIN* IQ ） 在待机模式中，静态电流甚至会占功耗的百分之五十以上，虽然其值不大，但是在一些低功耗设计中，如智能手表、手环等这个消耗就非常重要了。 ② 接地 电流 I GND 接地电流 I GND是指输入电流与输出电流之差，并且包括静态 电流 I Q 。一般的LDO接地电流在几个毫安级别。 效率 = I OUT/( I OUT+ I GND) × V OUT/ V IN× 100% 以TI的TPS7A91为例，若其输入电压6.5V，输出电压3V，输出电流为5mA，则其 I GND约为2mA，即效率不会高于36%，在低功耗应用中，这个效率非常低下。 ③ 关断电流 关断电流是指输出被禁用时（受LDO控制，区别于负载断开的情况）LDO 消耗的输入电流。输出被禁用时，部分内部电路不再消耗功率，所以关断电流一定小于静态电流。其在低功耗应用中是非常重要的参数。 如下图所示，关断电流与输入电压和温度有关。 ④ 电流限制 一般LDO中都过流关断功能，输出电流到达设定值时就会关断输出。但设定值也会随温度、输出电压等因素有变化，设计的时候需考虑这些因素。如下图1、图2所示。 ⑤ 防止反向电流 由于内部MOS管存在一个体二极管，当特殊情况下Vout大于Vin和内部体二极管正向导通压降之和时，电流可能通过体二极管反向流动，造成LDO损坏。 防止出现反向电流的方法有几种，例如在 Vin与 Vout之间反并联一个肖特基二极管，由于肖特基二极管正向压降远低于内部体二极管的压降，所以反向电流会先通过外部肖特基二极管流向Vin，不会损坏LDO。 也可以在输入端串联肖特基二极管来防止反向电流。 关注公众号：硬件之路学习笔记获得更多文章 点个赞 关个注 转个发