LDO集成电路稳压器的结构及选用技术
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(soc)。ldo按其静态耗流来分，分为 omnipowertm / micropowertm / nanopowertm三种产品。omnipowertm ldo的静态电流在100ma-1ma，micropowertm ldo的静态电流在10ma-100ma，nanopowertm ldo的静态电流小于10ma，通常只有1ma。omnipowertm ldo 是一种静态电流稍大但性能优于三端稳压器的新型线性稳压器，适用于使用ac/dc固定电源的所有电子、电器产品。因其需求量大，生产量大，而生产成本极低，价格十分便宜。micropowertm ldo是一种微功耗的低压差线性稳压器，它具有极低的自有噪音和较高的电源纹波抑制(psrr)，具有快捷的使能控制功能，给它一个高或低的电平可使它进入工作状态或睡眠状态，具有最好的性能/功率比，适用于在需要低噪音的手机电源中使用。nanopowertm ldo 是一种毫微功耗的低压差线性稳压器，具有极低的静态电流，稳压十分精确，最适用于需要节电的手提电子、电器产品，见图1。
ldo的结构
ldo的结构是一个微型的片上系统，它由作电流主通道的、具有极低在线导通电阻rds(on)的mosfet、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器、pok mosfet 等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成，如图 2。
pok(power ok)是新一代ldo都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能，也有称之为power good即“电源好”。
工作原理及效率
ldo 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。ldo是一个步降型的dc/dc 转换器，因此vin > vout，它的工作效率：ldo的效率一般为60-75%，静态电流小的效率会好一些。
ldo选择原则
当所设计的电路要求分路电源具有下列特点时：
● 低噪音、高纹波抑制；
● 占用pcb板面积小(如手机、手持电子产品)；
● 电路电源不允许使用电感器(如手机)；
● 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能；
● 要求稳压器低压降、自身低功耗；
● 线路要求低成本和简单方案；
此时，选用ldo是最确当、最实用、最方便、最经济的。
应用简介
ldo的应用电路十分方便简单，工作时仅需要二个作输入、输出电压退耦降噪的陶瓷电容器，见图 3。
vin和vout的输入和输出滤波电容器，应当选用宽范围的、低等效串联电阻(esr)、低价陶瓷电容器，使ldo在零到满负荷的全部量程范围内稳压效果稳定。一些ldo有一个bypass附加脚，由它连接一个小的电容器，可以进一步降低噪音。
电容器的选择关系到设计产品的质量和成本，电容器的电容值、电介质材料类型、物理尺寸、等效串联电阻(esr)等这些重要参数都是设计工程师所要考虑的。在ldo使用电路的设计中，陶瓷电容器是最好的选择，因为陶瓷电容器无极性和具有低的esr，典型值<100mw，电容器的esr对输出纹波有重大影响，而esr受电容器的类型、容量、电介质材料和外壳尺寸影响，如常用的贴片电容器x7r 电介质是最好的，但使用成本略高，x5r 电介质较好，性能/价格比适宜，而y5v电介质较差，但成本较低。
ldo在pcb板上的工艺走线十分重要，当工艺走线不良和靠近rf线时降噪性能会受影响。滤波电容器汇入地节点选择不良时，由负载返回地的电流中，噪音和纹波都会增加。在通常的布线设计中常常遇到此类情况(图 4)。如将此布线线路优化，则可在由负载返回地的电流中，噪音和纹波都降至最小(图 5)。理想的pcb板布线设计是接地点尽可能的粗短和走捷径，走线一定要考虑各个器件间的干扰和辐射，器件的合理排列可有利于有效地减少各个器件间的相互干扰和辐射，如图 6所示。
新一代的ldo都是用cmos工艺生产的，它和使用bipolar工艺生产的ldo功能上没有多大的区别，可是静态电流、压降、噪音和成本等的内在性能有很大的提高(表 1)。
ldo的应用电路如图 7所示，可供参考。
aati ldo的优点
美国研诺逻辑科技有限公司(aati)利用cmos技术生产性能优秀的ldo，如适用于手机、手持通信产品的低噪音micropowertm ldo aat3215/150ma、aat3236/300ma，具有高性能快速功率开关功能的aat3218/150ma、aat3238/300ma，具有 pok功能的aat3216/150ma、aat3237/300ma；适用于pda、ebook、dsc、手持电子产品的极低静态电流 nanopowertm ldo aat3220/21/22/150ma，具有pok功能的aat3223/250ma。适用于ac/dc固定电源的omnipowertm ldo aat3219/3200/3201/150ma。ldo的封装除了现有的sot23的小封装外，还有aati独创专利的宽体、j脚sc70jw超小尺寸封装，适用于表面贴装，在pcb板上所占空间很小，sc70jw封装使晶片占空比达42%，占用pcb面积仅4.2平方毫米，芯片抬起安装可利用空气受热自然流动散热和多3个脚接地可充分利用pcb板散热。■
图1 ldo 的分类与应用
图2 具有限流、使能、电源好的微型p沟道ldo
图3 ldo典型应用
图 4 通常的布线设计
图 5 优化的布线设计
图 6 理想的ldo pcb板设计实例
图 7 ldo的应用电路
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ldo的结构是一个微型的片上系统，它由作电流主通道的、具有极低在线导通电阻rds(on)的mosfet、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器、pok mosfet 等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成，如图 2。
pok(power ok)是新一代ldo都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能，也有称之为power good即“电源好”。
工作原理及效率
ldo 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。ldo是一个步降型的dc/dc 转换器，因此vin > vout，它的工作效率：ldo的效率一般为60-75%，静态电流小的效率会好一些。
ldo选择原则
当所设计的电路要求分路电源具有下列特点时：
● 低噪音、高纹波抑制；
● 占用pcb板面积小(如手机、手持电子产品)；
● 电路电源不允许使用电感器(如手机)；
● 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能；
● 要求稳压器低压降、自身低功耗；
● 线路要求低成本和简单方案；
此时，选用ldo是最确当、最实用、最方便、最经济的。
应用简介
ldo的应用电路十分方便简单，工作时仅需要二个作输入、输出电压退耦降噪的陶瓷电容器，见图 3。
vin和vout的输入和输出滤波电容器，应当选用宽范围的、低等效串联电阻(esr)、低价陶瓷电容器，使ldo在零到满负荷的全部量程范围内稳压效果稳定。一些ldo有一个bypass附加脚，由它连接一个小的电容器，可以进一步降低噪音。
电容器的选择关系到设计产品的质量和成本，电容器的电容值、电介质材料类型、物理尺寸、等效串联电阻(esr)等这些重要参数都是设计工程师所要考虑的。在ldo使用电路的设计中，陶瓷电容器是最好的选择，因为陶瓷电容器无极性和具有低的esr，典型值<100mw，电容器的esr对输出纹波有重大影响，而esr受电容器的类型、容量、电介质材料和外壳尺寸影响，如常用的贴片电容器x7r 电介质是最好的，但使用成本略高，x5r 电介质较好，性能/价格比适宜，而y5v电介质较差，但成本较低。
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ldo的应用电路如图 7所示，可供参考。
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