LDO的基本構架和工作原理

LDO，全稱低壓差線性穩壓器（Low Dropout Regulator），屬于線性電源，應用時所需要的外接元件較少，一些型號的LDO只需在輸入端和輸出端各接一個濾波電容。

LDO，全稱低壓差線性穩壓器（Low Dropout Regulator），屬于線性電源，應用時所需要的外接元件較少，一些型號的LDO只需在輸入端和輸出端各接一個濾波電容。
通過電阻R1、R2對輸出電壓進行采樣，將采集的電壓與基準電壓（期望輸出電壓值）進行比較、放大，再通過PMOS管柵極（PNP三極管基極）反饋給輸入部分，通過調節晶體管的導通壓降進行動態的輸出穩壓。
注意：① 無論晶體管是PMOS還是PNP，一定要工作在線性區（放大狀態）。② 由于晶體管的導通壓降很小，輸入輸出電壓的差值可以降至很小，所以稱之為低壓差③ 負反饋的拓撲決定了LDO的輸出電壓十分穩定。 
LDO在鋰電池充電器中的應用

如上圖所示，在鋰電池充電器中，隨著鋰電池的使用時間增加，可能使得鋰電池的電壓逐漸降低，而應用電路則需要一個穩定的供電電壓，如2．5V，這樣，只需在鋰電池和應用電路之間加入一個LDO，當LDO的輸入電壓在工作電壓變化范圍內時，LDO的輸出電壓都是穩定的(2.5V)，此時就可以通過LDO的輸出電壓對應用電路進行供電。LDO的應用范圍很廣，然后，現在的LDO仍然存在很多技術指標上的不足，例如：Dropout電壓比較大，靜態電流比較大，轉換效率低，輸出電流較小等，為了彌補這些技術指標的不足之處，LDO朝著以下幾個方向發展： (1)Dropout電壓越來越低；(2)靜態電流越來越小；(3)輸出電流越來越大；(4)輸出噪聲越來越低；(5)電容所需數量越來越少；(6)附加功能越來越完善；(7)封裝面積越來越小； 其中輸出大電流方向是LDO發展的一個重要方向，因此，本文主要研究LDO的大電流，高穩定性方向。
LDO的基本構架和工作原理
LDO是一種直流降壓型的線性穩壓器，其在輸入電壓或者負載電流發生變化的情況下仍然可以保持穩定的輸出電壓。
如今的LDO電路具有體積小，噪聲低，功耗低，價格低廉，使用方便等特點，但其基本的結構比較簡單，包含了電壓基準源(VREF)，誤差放大器(EA)，調整管(MPASS)，反饋電阻(Rl，R2)四個模塊，如下圖所示。其中： 

電壓基準源為誤差放大器提供了高精度的基準電壓，誤差放大器、調整管以及反饋電阻組成了LDO的控制環路，當輸入電壓或者負載電流變化的時候，輸出電壓VoUT也要做出相應的變化，此時LDO通過它的控制環路的負反饋調節作用可以抑制輸出電壓Votrr的變化。
如圖下所示，當輸出電壓降低時，通過反饋電阻R1，R2的分壓作用，反饋電壓VFB也相應的降低，基準電壓源于誤差放大器的反向輸入端提供了穩定的參考電壓，反饋電壓VFB接誤差放大器的正向輸入端，誤差放大器的輸出電壓VEA相應減小。
之后調整管MPASS的柵極電壓降低，柵源電壓差值增加，漏極電流增加，輸出電壓Votrr相應增加，抑制了輸出電壓Votrr的降低，從而保持在穩定的輸出。
誤差放大器用來比較輸出反饋取樣信號與基準電壓，并將差值信號經放大后，輸出到調整管的柵極，控制調整管的工作狀態，使輸出電壓保持穩定。其在LDO線性穩壓器中與調整管一起可被看作跨導放大器，其跨導直接影響穩壓器的電壓調整率和負載調整率特性。降低電壓調整率和負載調整率需增大跨導，而這勢必會增大電路中的偏置電流。
但是還必須滿足低靜態電流流過的要求:LDO穩壓器的輸出阻抗比較高，受負載的影響較大，容易造成系統的不穩定。通常利用輸出電容的等效串聯阻抗(ESR)進行頻率補償改善其穩定性。 誤差放大電路通過采樣電阻得到與輸出電壓Vout成比例的反饋電壓Vfb，將Vfb與基準電壓Vref進行比較，輸出一誤差放大信號Vdrive，從而控制調整管M1(PMOS管)柵極電位，實現對M1輸出電流的調節，使Vout穩定；同時通過采用動態零點頻率補償保證了穩壓器工作的穩定性。 在深度負反饋中，LDO線性穩壓器的輸出電壓僅僅取決于控制環路的電阻比值和基準電壓(VREr)，而與輸入電壓以及負載電流等其他參數的大小無關，在一定范圍的電源電壓下，若要增大LDO的輸出電壓，則需減小反饋系數(F)或增大基準電壓(VREF)，這需要根據實際電路的輸出電壓要求來確定。