,淺談低壓差線性穩壓器（LDO）的壓差和功耗

　　在測試壓差（Dropout）時不同的廠家有不同的標準。德州儀器（TI）電壓差定義為輸出電壓較其標稱值跌落2％時的輸入、輸出電壓的差值.其它的如，美信（Maxim），圣邦微電子(SGMC)電壓差定義為輸出電壓較其標稱值小于100mV時的輸入、輸出電壓的差值. 如圖為圣邦微電子的SGM2007負載為300mA時輸入電壓和輸出電壓的曲線。

　　如圖在箭頭范圍內，輸入和輸出和箭頭組成的圖形在一定范圍內近試為平行四邊形，在平行四邊的邊上任取一點，做與另一邊平行的線段，由平行四邊形的定義可知和另一邊相等。所以這兩種測試方法只是取值點不同而已，對同一芯片而言，兩種方法測得值幾乎相同。在TMT生產測試中，也有兩種測試方法，一種是循環法，輸入在某一個確定值時,以步長為1mV下降，至道輸出電壓較其標稱值跌落2％，或輸出電壓較其標稱值小于100mV時停止，這種方法循環的步長越多，測試的時間就越長，對芯片的成本就越高，令一種方法是，輸入固定電壓法，輸入和輸出和箭頭組成的圖形近試平行四邊形，只要我的取值點在平行四邊形內，測得的值就是相同的，所以通常是根據具體的LDO 的Dropout的大小，輸入加上某一個值，使輸出電壓約等于較其標稱值跌落2％或較其標稱值小于100mV。例如Dropout在150mA時為100mV,那么輸入可以等于輸出，這樣測的輸出比標稱值小于100mV，等于這樣測一次就可以了，節約了大量的時間，降低生產成本。

　　單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2V，放完電后的電壓為2.3V，而有些標定電壓為3.3V工作的微處理器DSP的最低工作電壓可以達到2.9V。這樣LDO輸出值在小于標稱值的一定范圍內還是可以工作的。由上圖可見，LDO的壓差越小，輸入和輸出和箭頭組成的圖形近試平行四邊形越長，LDO的工作時間就越長效率就越高，電池的待機時間也就會越長。

　　低壓差線性穩壓器由于存在壓差，它最大的缺點是在熱量管理方面，因為其轉換效率近似等于輸出電壓除以輸入電壓的值。例如，如果一個驅動圖像處理器的LDO輸入電源是從單節鋰電池標稱的3.6V，在電流為200mA時輸出1.8V電壓，那么轉換效率僅為50%，因此在手機中產生了一些發熱點，并縮短了電池工作時間。雖然就較大的輸入與輸出電壓差而言，確實存在這些缺點，但是當電壓差較小時，情況就不同了。例如，如果電壓從1.5V降至1.2V，效率就變成了80%。

　　低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：

　　PD=（VINMAX- VOUTMIN ）ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN = 穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX = 最大( 負載) 輸出電流。

　　最大允許功耗(PDMAX) 是最大環境溫度(*AX), 最大允許結溫(TJMAX) (+125°C) 和結點到空氣間熱阻（θJA) 的函數。對于安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23A封裝器件，其（θJA)約為250°C/Watt。

　　PDMAX=(*AX- TJMAX)/ θJA

　　VINMAX = 3.0V +10%，VOUTMIN = 2.7V - 2.5%，ILOADMAX = 40mA，TJMAX = +125°C，*AX = +55°C

　　實際功耗PD=26.7mW，最大允許功耗: PDMAX= 280mW.

　　在低壓差線性穩壓器（LDO）的使用過程中一定要注意合理分配LDO實際功耗，不要超過他的最大功耗。以影響系統的穩定性。