美国国家半导体LDO选型指南

什么是LDO（低压降）稳压电源。

LDO是一种线性稳压器。线性稳压器使用工作于线性区的晶体管或FET,从输入电压中减去超额的电压以产生一个调节的输出电压。所谓低压降，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。产生正输出电压的LDO(Low Drop-Out)稳压器通常采用一个PNP作功率管（又叫传输器件）这种管子允许饱和，因而稳压器的输出电压可有一个很低的压降电压，典型值约为200mV；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采用一个NPN作传输器件，其工作方式和正输出LDO的PNP传输器件相似。更新的发展采用了CMOS功率管，它可提供最低的压降输出电压，这种稳压器的输出电压就是功率器件的导通电阻乘以负载电流，而且轻负载时，其大小只有几十mV。几种低压差输出稳压器可得到电源WEBENCH在线设计工具http://www.national.com/appinfo/电源管理/webench / 的支持。另外，可通过参数选择指南 http://catalog.national.com/Cat/jsp/national.jsp 按规格选择LDO。

"标准" 78xx/79xx/LMx40/LMx20型稳压器和 "LDO" 型稳压器之间的区别是什么

“标准”稳压器（78xx/340系列）要求Vin比输出电压至少高3V。对于一个标准的5V的稳压器要维持5V的输出，Vin必须至少为8V。但是，“ 低压降”稳压器(LDO)保持一个调节的输出只要求Vin和Vout之差约为0.7V。若采用LDO，Vin在LDO稳压器退出调节之前完全可以降到 5.7V。对于电池工作电路，目前电池电压可降到5.7V，相比之下，标准稳压器在调节失效之前可降到。这将延长电池的寿命，因为您可以从电池中“挤出” 最后剩余的电荷来。最小输入电压和期望输出电压之差就是压降电压。标准稳压器和LDO稳压器的压降电压都取决于用在稳压器中的传输器件。标准稳压器采用了一个NPN传输器件，并且为了保持NPN和其驱动电路有效，集成极（Vin)和发射极(Vout)间的电压至少要2Vbe + Vsat或约2V。LDO稳压器采用了一个PNP传输器件，它可以工作在饱和区附近[如发射极(Vin)和集电极(Vout)只有几百mV的压降]。为了考虑到器件跟器件之间的差异，这些稳压器都保证了压降电压小于某一较高数值，对于标准稳压器这个数值通常为3V，而对于LDOs这个数值为700mV。

如何才能将LP295x系列LDOs用作电流 [p] 限制电路（如作为一个电流源）？

LP2951可用作电流吸收器或电流限制器（看LP2951数据手册第12页）。这样的技术同样可用于LP2952/3（LP2952/3数据手册第13页）。

LM2937或 LM2940LDO的地引脚悬空意味着什么？

很难非常准确地描述元件内部会发生什么样的情况，因为它取决于可能的寄生结构，这种寄生结构允许电流通过小的几何形状。某一弱结很可能会发生故障。我们关于让地引脚悬空能给的最好建议是：绝对不要这样。

你是如何排除或减小LP2975 LDO 稳压器输出的过冲击问题的？

过冲击通常由临界稳定性造成的。一个测试稳定性的好方法是将一观测仪器放在输出和用瞬态加载输出（通过突然地用负载引线轻敲输出端使负载无法到满负载）。临界稳定性通过瞬态加载的振荡和过冲击表现出来。当输出瞬态现象在一个振荡之后逐渐消失，则达到了最佳补偿。由以上引出了对你问题的解答，其负载电流最大为500mA。将第一个极点设置在100 Hz左右输出电容应该至少为250μF（330μF也行）。输出电容的ESR应该约为0.25 - 0.30 使主补偿零点在2k - 3kHz左右。采用一个与约0.2 的外部电阻串联的330μF输出固态钽电容，将看到最好的结果。不建议使用铝电极，因为它们的ESR随温度变化太大。前反馈电容应该约为1000pF - 1200pF。

为得到合适的调节LP396X CMOS LDO 需要最小的负载吗？

不，没有任何外部负载LP396x CMOS LDO仍可以正常工作。虽然它需要一个小负载，但这是由内部电路和调节器的静态电流提供的。

在稳压器的热管理中重点是什么？

在热管理中有三个关键点，尤其是线性稳压器：(1)不要自己烧毁自己（稳压器的表面会变热，尤其是金属凸点！）； (2)靠近稳压器的地方不要熔化某些东西（理由同上）； (3)不要打算让稳压器工作于比其最大工作温度还高的温度下（它会不工作）。热不仅仅影响稳压器。稳压器散热性能不好，热能通过其引脚传到PCB上，时间一长，会损坏PCB材料和焊接。在高温下附近的电解电容也可能会损坏。 稳压器热管理符合下面方程式：Tj = Ta + (Pd x ThetaJA) Tj是IC内部接头温度，Ta 是IC应用的周围环境，Pd 是IC的功耗，ThetaJA是IC内部接头到周围环境的热电阻。所谓“散热”是指减小ThetaJA使IC内部温度维持在正常工作期间的合 [p] 合理范围内的过程。请注意：如果是IC里足够的功率被耗散，要取决于封装的选择，有可能稳压器散热不能足够维持在工作额定值之内。如有疑问，请查看相关数据手册关于散热和热电阻的详细说明。这个说明可能包含在电气性能笔记中，或者包含在应用信息的单独章节中。以采用TO-220封装LDO的热计算和散热为例，可参考 LP2957数据手册 http://www.national.com/ds/LP/LP2957.pdf#page=7 （应用提示、散热要求章节）。采用双列直插式和标准表面贴装封装的例子可看LP2952/2953数据手册 http://www.national.com/ds/LP/LP2952.pdf#page=9 （应用提示、散热要求章节）。电源WEBENCH http://www.national.com/appinfo/电源管理/webench/ 在线设计工具提供基于您设计需求上的各种关于LDOs和开关电源散热的建议。另外，WEBENCH的WebTHERM还提供许多开关电源设计的在线热模型。

如何通过外部的传输晶体管来配置LP2954以获得 2.5V的输出和1A的负载电流。

虽然可以这样做，但一般不建议使用一个外部的传输器件把LP2954输出电流提升到1A。此设计方法会产生一个没有效率的稳压器，并且LP2954的热保护和过载保护特性将对传输器件没有任何帮助。 采用 LM2941 ,它也是一种LDO，额定电流为1A，利用它是一种更实际的解决方案。

我可以直接用一个“低压差”（LDO）稳压器代替“标准”稳压器吗？

对大多数元件来说，这样可以。LDO能代替标准线性稳压器，但有些事情要注意：(1) 一些LDO的最大输入电压可能比同类“标准”稳压器要小，仔细比较它们的所有数据手册规格。(2) 大多数LDO需要一个具有合适ESR的特殊类型电容，否则会产生振荡，一定要阅读相关LDO数据手册的应用提示章节的“外部电容”部分。(3)一些5V的 LDO如果其输入电压降到5V以下，稳压器吸取的电流可能开始急剧增加,一定要检查数据手册典型特性曲线给出的“静态电流-输入电压”图。

功效是什么？

功效是指从输入电源传送到负载的输出功率与输入功率之比：N= Pout/Pin = Pout/(Pout + Ploss)。Pout是输出功率：Vout x Iout。Ploss是稳压电源（包括稳压电源IC必需的片外元件在内）消耗的功率。对于线性quasi-LDO或线性LDO，Ploss = (Vout x Iout)/(Vin x Iout + Vin x Ignd)。Ignd是在规定电流下稳压器的接地电流，当它小于Iou [p] ut时，Ploss ≈ Vout/Vin。而对于开关电源，Ploss应该包括导通时的功耗、关断时的功耗以及开关转换时产生的功耗。

什么是准LDO稳压器（Quasi-LDO）？

准LDO稳压器是一种线性稳压器。线性稳压器使用工作于线性区的晶体管或FET,从应用的输入电压中减去超额的电压以产生稳定的输出电压。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。准LDO稳压器通常采用由PNP管驱动的NPN功率管作开关器件。准LDO稳压器压降电压等于 Vsat(PNP)与Vbe(NPN)之和，其值通常为1V左右，处于LDO压降典型值200mV与传统线性稳压器压降约2V之间。美国国家半导体的QLDO产品包括负载电流可达0.1A的LM3480和LM349以及负载电流为0.8A-5A的LM1117、LM1084、 LM1085和LM1086，并且LM3480和LM349可得到美国国家半导体的http://www.national.com/appinfo/电源管理/webench/电源管理 WEBENCH 在线仿真工具的支持。

当输入输出最小压降规格不满足时，线性稳压器或LDO会发生什么情况？

当输入电压足够接近输出电压以至于稳压器进入“退出”状态时，输出电压开始跟随输入电压：Vo=Vin-Vdropout。还有，PSRR会为 0，意思是任何输入噪声都会传到输出端。关于双极工艺LDO，在低压降工作时其接地引脚电流将达到最大。详情请察看稳压器数据手册的“静态电流”图。

什么是双输入低压降线性稳压器（LDO）？

双输入低压降线性稳压器使用两个独立的输入电压分别作为其电源电路（VIN）和控制电路(Vbias)的输入。低电流偏置输入通常为5V，用于驱动控制电路，而高电流稳压器输出由很低的Vin 输入（如2.5V或1.8V）驱动。这使得稳压器的工作效率相对较高，因为电源输入越低，稳压器消耗的功率就越小。

低压差稳压器（LDO）提供什么样的输出电压？

低压差稳压器（LDO）既能提供可调的，也能提供固定的输出电压。为了确保可调，输出电压必须小于低压差稳压器输入的最小电压。典型固定输出类型的输出电压已被设置在1V到5V之间，允许范围是±2％到±6％。 输出可调的低压差稳压器（LDO）的输出电压由两个外部电阻来设定，输出电压的典型值也是 1V 到 5V之间。有些低压差稳压器（LDO）系列提供了步长为100mV或50mV全范围的输出电压。对于这种宽范围的输出电压类型，他们的制造商在IC生产过程中可能使 [p] 用了激光微调技术。

LDO稳压器的电源纹波抑制(PSRR)是什么意思？

电源纹波抑制(电源管理-supply ripple rejection)是衡量LDO阻止因输入电压变化所引起的输出电压的波动的能力。电源纹波抑制(PSRR)通常被指定在一个特定的频率，比如 120Hz时60-dB的抑制。低ESR输出电容和增加旁路电容能改善电源纹波抑制(PSRR)的性能。基于电池供电的系统应该使用一个LDO，这样在电池电压变低时也能维持高的电源纹波抑制(PSRR)。

低压差是什么意思？

“低压差”指的是稳压器在保证能正常调节输出电压的前提下，输入电压和输出电压最小的差值。即LDO器件调整输出电压使得输入和输出尽量靠近时的压差。理想情况下，这个压差应该是尽可能的低，并允许输入电压相当低，且仍然是可调节的。这就保证了稳压器的输入到输出的低压差，从而使功率消耗最小化和效率最大化。此外，因为这个低压差LDO还能延长电池的使用寿命，因为及时在低于期望输出电压值数百mV时，LDO也一直允许电池放电。

对一个LDO稳压器来说，外部元器件的放置重要吗？

输入和输出电容应该被分别放在尽可能靠近输入和输出引脚。如果LDO使用了外部的电流取样，这时会增加明显的压差电压，所以板的布线阻抗要尽可能的低。不可否认在较高的输出电流时这是一个因素。LDO有外部MOSFET管时，由于长的布线会产生寄生电感，并会导致输出电压振荡，应该使MOSFET管的栅极引脚和LDO的布线尽可能的短。

降压稳压器IC有那些典型特性？

降压（下降）稳压器IC通常有许多特性。 固定或者可调的输出电压；有些IC具有这两种能力。单端或者同步整流输出。软开关使输出逐渐上升，这样就限制了浪涌电流。电源管理-Good output indicates if the output voltage is in regulation如果输出电压是符合规定的，输出显示电源管理-Good。如果输入电压过低，欠压锁定动作将阻止工作。如果IC超过了设定的温度阈值，温度关断电路动作，关闭稳压器的工作。如果负载电流超过设定的阈值，过流保护电路会使稳压器停止工作。 (这个特性要求稳压器要对输出电流进行取样。) 如果输出电压超过设定的阈值，过压保护会阻止稳压器工作。

什么影响低压差LDO稳压器的输出电压？

在LDO电路中，为 [p] 了减小功率消耗，输入电压和输出电压之间的差别常常保持很小，所以为了确保输入电压是足够可调的，输出电压必须确保是严格可调的。瞬间响应必须足够的快，在纳秒范围内能处理负载从0到10A变化，并仍能够保证输出是可调的。输出电压的精度受输入电压的变化、输出负载电流和温度的影响。由于温度影响LDO的基准参考电压、误差放大器和它的采样电阻（R1和R2），所以温度的改变会引起输出电压的变化。/uploadfile/dygl//200812/20081214015735540.gif

封装是怎么影响LDO选择的？

LDO在具体应用时的选择要考虑到所选稳压器的封装类型要能装进所提供的印制电路板（PCB）空间。需要考虑到的还有LDO的功耗、输出电流、下降电压和引脚数。正常情况下，功耗和输出电流越高，下降的电压越低，管芯变得越大，要求的封装也越大。LDO的可靠性也取决于封装的结和环境间的热阻 (Rsub>JA/sub>)，热阻决定消耗每瓦功率所上升的温度。热阻越低，封装的散热效率越高，因而可靠性就越好。

稳压器的低压差是怎么影响它的输入电压的？

稳压器的压差决定可使用的最低的输入电源电压。尽管说明书给出的输入电压范围可能很大，但输入电压必须大于压差和期望的输出电压之和。比如LDO的压降是200mV，需要一个稳定在3.3V的输出电压，那么输入电压必须在3.5V以上。

什么是LDO稳压器里的噪声源？

LDO的内部带隙基准电压是噪声源，通常是在一个具体的带宽范围指定微伏的有效值（rms），比如从1到100kHz上是30微伏的有效值（rms）。低电平噪声与开关模式转换引起的开关暂态和谐波相比产生的噪声要小的多。下图所示，LDO有一个基准电压的旁路引脚，通过一个电容接地去滤掉噪声。根据数据手册的说明，加上输入、输出和旁路的电容，通常能够解决噪声的问题。 /uploadfile/dygl//200812/20081214015735540.gif

电池供电系统为什么使用开关模式的稳压器？

开关模式的稳压器能提供90％或更高的效率。线性低压差（LDO）稳压器的效率和输出电压与输入电压的比值是直接相关的。如果电池的电压是4.2V，输出电压是2.5V，LDO的效率最高可达60％。效率越高意味电池的使用寿命越长。此外，开关稳压器可[p] 于把电池的电压转换到更高的输出电压(boost)、更低输出电压(buck)，或者输出电压在电池电压的范围内(buck- boost)。单开关稳压器IC也可以提供多路输出电压。相反，LDO的输出电压被限制在电池最小电压以下。

什么是低压差（LDO）模式？

便携式设备在没有电池的情况下，仍能由墙上插座的适配器或汽车适配器供电来工作。 在 LP3947 线性稳压器检测到没有电池时，自动配置内部充电器电路来给便携式设备供电。电源电压和电池的端电压要相等。当制造商在不配电池进行组装测试时，这个特性是很有价值的。

把多功能电源管理IC做成一个混合电源有什么方法？

一种方法是包括开关模式直流－直流（dc-dc）转换器和低压差（LDO）线性稳压器的混合。利用外部的功率半导体开关或带一个内部功率MOSFET管开关的稳压器去控制他们。 一种可能性是为处理器和逻辑电平应用提供 3.3V和 1.8V的输出。此外，当前的集成技术也使集成CPU内核和存贮器电源以及其他功能成为可能，这些其他功能包括上电和掉电的先后次序，针对外围控制的IC 串行总线接口。

在一个多功能电源管理IC中，LDO稳压器有什么要求？

LDO必须能够提供一个低电压的稳定输出，并在额定的输出电流下有最小的压差。它应具有非常低的噪声和非常高的电源抑制比(PSRR)。它的输入电压应该在一个锂电池或3个镍氢电池的电压范围内。此外，它也应该有快速的开通和关断，允许输出电源的时序，而不影响系统的正常运行。

当电池用作LDO的电源时，为什么必须要加输入电容？

任何低压降稳压器都要求源阻抗低以确保稳定性。电池在高频时表现出相当的电抗性；因此LDO的输入电容是必要的。您能将相同的1uF电容用于三个稳压器吗？当然可以，只要电容在物理上位于所有LDO稳压器输入引脚约1cm之内。这是为了走线阻抗不使电容和输入隔离开来。否则，LDO将不会有使它稳定所需要的低源阻抗。总之，LDO的输入电容和输出电容都应该在和它们连接的引脚1cm以内。

在什么温度下LP2950/LP2951 LDO稳压器将会关闭，如何关闭？又在什么温度下它恢复工作？频繁地热关断会影响此元件的寿命吗？

LP2951在170到180℃时会开始关断。当 [p] 当温度降到关断温度以下5到10℃时，它又将开启。 关断是通过把串联功率晶体管的基极转变成断开来实现的。不断的热过载条件不是所推荐的LP2951工作方案，因为这将降低器件的可靠性。

为什么LDO、Quasi-LDO和标准NPN调节器在带宽和稳定性方面有所不同？

NPN线性调节器倾向于有一个宽的带宽和对容性输出负载不敏感。LDO（NPN）调节器则倾向于有一个较低的带宽和需要特定的输出电容以维持稳定性。而 Quasi-LDO调节器特性在某些方面处于NPN和LDO之间。产生这些区别的原因跟输出晶体管的取向和类型有关。在NPN调节器中，输入电压应用在集电极，而负载加在发射极上。在LDO或基于PNP的设计中，输入电压应用在发射极，而负载应用在集电极。如果您有意识地把此电路沿边翻过来，将会看到标准的或基于NPN的调节器构成了一个射极跟随器。总电路的增益一般小于1。PNP LDO电路中的负载电阻充当一个集电极电阻。此LDO电路和充当集电极增益电阻的负载电阻一起构成了共集电极放大器。通过负载电流（re）和负载电阻（Rc）的某一组合，将得到一个与输出级不相称的放大器：一个在这种组合下的不良品质的放大器。由输出级产生的这样的额外增益和相移便形成了严重振荡的条件。在输出需要电容为负载电阻（Rc）分流和保持增益在1以下。这要求输出电容的串联电阻非常地低。既然我们现在只讨论的串联电阻为几欧姆，那么不可能使用现货供应电解电容，因为它们的内部电阻（ESR）较高。因此，必须使用钽电容、陶瓷电容或ESR特别低的电容作输出电容。因为并不是所有的稳压器设计都是一样的，所以一些稳压器需要具有一定ESR范围的特定电容。稳压器制造商通常指定了应该采用的电容种类或电容的ESR可接受范围。留意他们的警告，并采用所建议的电容类型。当在一个现成的设计中用一个LDO器件代替“标准”稳压器时，确保已有输出电容符合此稳压器制造商的要求。