LDO工作原理详解
ldo电源原理
ldo电源原理
LDO（低压差稳压器）电源原理是一种用于将高电压转换为较低电压的线性稳压器件。
它通过引入电流源和功率晶体管来实现。
LDO有三个主要部分：参考电压源、差分放大器和功率晶体管。
参考电压源提供一个固定的、稳定的电压作为基准。
差分放大器比较输入电压与参考电压，并产生一个差分电压作为控制信号。
功率晶体管根据控制信号来调整输出电压，以维持稳定。
当输入电压高于输出电压时，差分放大器会通过控制信号将功率晶体管逐渐关闭。
这使得输出电压不断下降，直到与参考电压相等为止。
反之，如果输入电压低于输出电压，则差分放大器会逐渐打开功率晶体管，使输出电压上升。
LDO的优点是具有低静态电流和低输出噪声。
由于其基于线性稳压原理，LDO能够提供更稳定的输出电压，并且对负载变化的响应更快。
LDO的工作原理可以总结为：通过比较输入电压和参考电压的差异，控制功率晶体管的开关状态，以实现输出电压的稳定调整。
这种设计使LDO成为广泛应用于低压差电源中的一种理想选择。
ldo工作原理
ldo工作原理
LDO（Low Drop-Out）是一种电压稳压器，工作原理如下：
1. 电压差：LDO通过一个参考电压和输入电源之间的电压差
来工作。
输入电源电压要高于参考电压。
2. 参考电压：LDO内部包含一个参考电压源，通常为基准二
极管或参考电流源。
参考电压源的输出电压在很大程度上稳定，可提供稳定的参考电压给控制电路使用。
3. 错误放大器：LDO内部还包含一个错误放大器，用于比较
参考电压和反馈电压。
反馈电压来自于输出端的电阻分压。
4. 控制电路：错误放大器将参考电压和反馈电压进行比较，并产生一个误差信号，通过控制电路调整LDO的输出。
控制电
路通常包括一个误差放大器、一个误差电流源和一个输出驱动器。
5. 调整元件：LDO的调整元件可根据误差信号进行调整，以
达到输出电压的稳定。
6. 输出电压：最终，LDO将输入电压通过调整元件和控制电
路转换为稳定的输出电压供给负载使用。
需要注意的是，LDO的输入电压和输出电流之间有一定的电
压差损耗，称为“Drop-Out Voltage”。
在LDO额定电流范围内，Drop-Out Voltage越小，LDO的性能越好。
ldo工作原理通俗易懂
ldo工作原理通俗易懂
ldo工作原理通俗易懂
LDO，即低压差稳压器，是一种将高电压输入转换为较低电压输出的一种电路。
LdO有很多种类，它们都具有低压差，稳压性能良好，低噪声输出，切断电流低等特点，是很好的稳压电源，可用于微处理器，存储器，模拟电路，数字电路，传感器，电动机等系统的供电电路。
ldo的工作原理是，当输入电压较高时，ldo的控制部件开始工作，控制部件的输出将控制电流过滤电容，该电容会吸取一部分电流，从而把高电压转换为较低的电压，这就是ldo的原理。
LDO也可以稳定输出电压，当输入电压发生变化时，ldo会根据控制部件的输出，调整电流过滤电容的引脚，从而调整输出电压，使它保持在所需要的电压水平。
LDO的输出电压可以从几个mV到几千mV不等，具体是多少取决于使用ldo的电路，由于ldo具有较低的噪声，可以很好地为精密的电路提供稳定的电源电压。
总结：LDO是一种将高电压输入转换为较低电压输出的一种电路。
它的工作原理是，当输入电压较高时，控制部件的输出将控制电流过滤电容，从而把高电压转换为较低的电压。
ldo可以通过调整电流过滤电容的引脚，稳定输出电压，使其保持在所需电压水平，为精密电路提供稳定的电源电压。
- 1 -。
ldo 工作原理
ldo 工作原理LDO（Low Dropout Regulator），中文翻译为低压差稳压器，是一种常见的电压调节器件。
它是一种具有线性稳压功能的电源管理芯片，输如电压可以是高于或低于输出电压。
LD0稳压器的工作原理是利用负反馈技术，使输出电压稳定在设定值，不受输入电压的变化影响。
一个LDO稳压器通常由三个主要部分组成：参考源，误差放大器和功率级。
参考源是一个固定电压源，通常是基准二极管或Zener二极管。
误差放大器对参考电压和输出电压进行比较，生成一个反馈信号。
功率级根据反馈信号产生相应的输出电压，将输入电压降至输出电压以下的压差，这就是“低压差”的含义。
LDO稳压器的工作原理如下：1. 当输入电压高于输出电压时，LDO稳压器将输入电压通过功率级降至输出电压水平，这意味着LDO稳压器的负载特性是线性的。
2. 当输入电压下降，LDO稳压器必须增加其输出电流来保持输出电压恒定。
这可以通过功率级的控制来实现，功率级可以改变其大小以适应负载的变化。
3. 如果LDO稳压器输出电流很小，那么其负载特性会失去线性。
在这种情况下，LDO稳压器将变成一种不能控制其输出电压的电路，因此需要通过负载电流的限制来避免输出电压失控。
4. 如果输入电压超过LDO稳压器所能处理的最大电压，那么它将无法正常工作。
在这种情况下，需要使用其他保护手段来保护LDO稳压器。
LDO稳压器的主要优点是：它能够提供非常稳定和干净的输出电压，并能够在负载变化时保持较高的输出准确性和稳定性。
它还可以在噪声和干扰环境中工作，为模拟电路提供优质的电源供应，并且非常适用于需要低功耗、低成本和小体积的应用场景。
总之，随着技术的不断进步，LDO稳压器在电源管理领域发挥着越来越重要的作用。
LDO稳压器不仅能够有效解决电源问题，还能够使模拟电路性能得到显著提升，从而满足不同应用场景的需求。
ldo工作原理带宽
ldo工作原理带宽LDO（低压差线性稳压器）是一种用于调节电压的电子元件，其主要特点是输入电压与输出电压之间的差值较低。
LDO工作原理主要基于比较器、放大器和调整管等元件来实现输出电压的稳定。
LDO的工作原理如下：1. 比较器：比较器的同相输入端连接取样电阻，反相输入端连接基准电压Uref。
当输出电压Uout降低时，取样电压与基准电压的差值增大，从而使比较器的输出驱动电流增加。
2. 放大器：比较器的输出驱动电流经过放大器A放大后，控制串联调整管的压降，以达到稳定输出电压的目的。
3. 调整管：调整管VT根据放大器的输出电流调整其电阻值，从而使输出电压保持稳定。
当输出电压降低时，调整管的压降增大，以减小输出电压的下降。
4. 取样电阻：取样电阻R1和R2用于收集输入电压和输出电压之间的差值，以便比较器进行比较。
LDO的带宽是指其输出电压信号的频率响应范围。
在理想情况下，LDO的带宽越宽，输出电压信号的稳定性越好。
实际应用中，带宽受到器件参数、电路设计等因素的影响。
为了提高LDO的带宽，可以采用以下方法：1. 选用高带宽的比较器和放大器：采用性能更好的比较器和放大器，可以提高LDO的带宽。
2. 减小取样电阻的阻值：减小取样电阻的阻值可以降低比较器的输入电容，从而提高带宽。
3. 优化电路布局和元件选择：合理布局电路，选用合适的元件，可以降低电路中的寄生电容和电阻，从而提高带宽。
4. 采用多级放大器设计：通过将LDO电路设计为多级放大器结构，可以进一步提高带宽。
总之，LDO的工作原理和带宽与其电路设计、元件选择和布局等因素密切相关。
为了实现较高的带宽，需要综合考虑这些因素并进行优化。
介绍LDO的工作原理
介绍LDO的工作原理LDO是“线性低压差稳压器（Linear Low Drop-Out regulator）”的缩写。
它是一种常见的稳压器，用于将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压，以供给各种电子设备和电路使用。
LDO的工作原理如下：当输入电压超过稳压器的正常工作要求时，LDO器件的内部功率晶体管将打开，通过有源调节控制电路将调整过的电压输出到负载电路上。
而当输入电压低于稳压器的正常工作要求时，内部功率晶体管关闭，由控制电路切断输出，以保护稳压器和负载电路。
LDO主要由以下几个组成部分构成：1. 电压参考源（Voltage Reference）：它是LDO的核心部件，为稳压器提供一个稳定的基准电压。
通常使用基准电流源、电阻分压器、电压比较器等组成来实现。
2. 误差放大器（Error Amplifier）：它与电压参考源相连，用于通过比较输出电压与基准电压之间的差异来产生误差信号。
误差放大器将误差信号放大，并通过反馈回路调节功率晶体管的导通。
3. 反馈回路（Feedback Loop）：它由稳压器的输出到误差放大器之间的电阻网络组成，用于将输出电压与参考电压比较，以产生误差信号。
4. 输出级（Output Stage）：它通过功率晶体管将调节过的电压输出到负载电路上。
功率晶体管的导通和截止通过误差放大器的调节来实现。
LDO的主要工作过程如下：1.当输入电压高于稳压器所需的输出电压时，误差放大器将产生一个正的误差信号。
此时，反馈回路通过将误差信号反馈给误差放大器，调节功率晶体管的导通，使其降低输出电压，直到误差信号减少至零。
2.当输入电压低于稳压器所需的输出电压时，误差放大器将产生一个负的误差信号。
此时，反馈回路通过将误差信号反馈给误差放大器，将功率晶体管关闭，以避免输出电压过低。
LDO的优势和特点包括以下几点：1.低压差：LDO可以在输入电压较低的情况下仍能提供稳定的输出电压，因此可以满足低压差、高精度的稳压要求。
LDO的工作原理详细分析
LDO的工作原理详细分析LDO（Low-Dropout）是一种线性稳压器件，其工作原理是通过控制输出端与负载之间的电压差来实现稳压，将高电压的输入电源转换为所需的稳定低电压输出。
下面将详细分析LDO的工作原理。
LDO由输入级、控制级和输出级组成，其中输入级包括输入电源、输入电感和输入电容；控制级包括误差放大器、参考电压、电流源和可调电阻；输出级包括输出晶体管、输出电感和输出电容。
（一）调整阶段1.输入级：当输入电源施加在输入电感上时，输入电感起到滤波作用，去除输入电源中的噪声和纹波。
输入电容则能够提供瞬态电流，减小对输入电源的要求。
2.控制级：误差放大器将输出电压与参考电压进行比较，并将比较结果输入给电流源，电流源通过可调电阻控制输出级的输出电压。
（二）稳定阶段1.输出级：当误差放大器将输出电压与参考电压进行比较后，电流源会调整输出级的输出电流，进而调整输出电压。
输出晶体管通过调整它的截止与饱和状态来控制输出电流，将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压。
2.输出电容：输出电容用于滤除加载纹波和提供输出电流，它能够稳定输出电压并降低输出纹波电压。
3.反馈回路：输出电压经过反馈回路返回到误差放大器中进行比较，这样在负载变化或输入电压变化时，误差放大器可以及时调整输出电流，使输出电压保持稳定。
LDO的电源线路具有低压降特性，当输入电源电压下降时，LDO可以通过调整输出级的输出电流来保持输出电压的稳定。
因此，LDO的输出电压只需要稍高于所需输出电压，具有低的压差（低压降）特性。
LDO主要由晶体管工作在放大状态，因此在它的基极和发射极之间存在一个较小的压差，这个压差也称为基极–发射极压降（VBE）或基极–源极压降（VBE）。
通过调整输入级的输入电流，LDO的VBE可以保持在一个较小的值，以实现低压降。
总结起来，LDO的工作原理可以归结为以下几个步骤：1.输入电源电压通过输入电感和输入电容滤波后进入LDO。
ldo工作原理通俗易懂
ldo工作原理通俗易懂
低压差分放大器（Low Dropout Regulator，简称LDO）是一种常见的线性稳压器件，主要用于将高电压降至较低电压，以供给电路中的其他元件使用。
LDO的工作原理相对简单，但却是实现电路稳压功能的重要组成部分。
LDO的工作原理可以简单描述为：当输入电压高于输出电压时，LDO会通过内部的电路将多余的电压转化为热量散失，以保持输出稳定在设定值。
这种工作方式可以确保输出电压始终保持在设定的值附近，不受输入电压波动的影响。
具体来说，LDO内部包含了一个差分放大器、一个误差放大器和一个功率晶体管。
差分放大器会比较输出电压与参考电压之间的差值，将这个差值传递给误差放大器。
误差放大器会根据差值调整功率晶体管的导通状态，以调整输出电压，使其与设定值保持一致。
在实际应用中，LDO的稳压精度和负载能力是两个重要的指标。
稳压精度指的是LDO输出电压与设定值之间的偏差，通常以百分比或毫伏数值表示。
负载能力则是指LDO能够提供的最大电流，通常以安培数值表示。
设计LDO时需要根据实际需求选择合适的器件参数，以确保电路正常工作。
总的来说，LDO作为一种简单而有效的稳压器件，在各种电子设备中都有广泛的应用。
通过掌握其工作原理，可以更好地理解电路中
各个元件之间的相互作用，为电路设计和调试提供有益的参考。
希望本文对LDO的工作原理有所帮助，让读者能够更深入地了解这一重要的电子元器件。
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用分立元件搭的LDO
误差放大
调整元件
基准电压 取样电路
工作 原理
• 电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电 压快速建立
• 输出随着输入不断上升，输出达到规定值 • 误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进
行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了 输出电压稳定 • 输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压 保持不变
电源小2——3V(轨到轨运放输 出电压可接近电源电压）
2输.运出VD放电S=带流1.负1520载V几能毫力安很，弱大，的一也般就 100m1A.7左8V右，而且贵
+1+.18.V8V_L_LDDOO
取样电路
可以看成一个带负 载能力很强（输出 大电流）的运放
取样后接入负 端形成负反馈
共漏放大
g Vi
带启动电路的自偏置
电路开始上电，由于上半部分镜 像电流源处于零电流状态，节 点1处于高电位，同样下半部分 也处于零电流状态，节点3处于 低电位，MP1导通，2节点电位 被拉高，MN1导通，这样节点1 被拉低，说明镜像电流源中的 管子导通，有电流流过偏置
电路，电流持续上升，当到达工作点B时，节点3被拉 高，将MP1关断，节点2电位下降，直到MN1关断， 这样启动电路完全脱离偏置电路，偏置电路稳定的工 作在工作点B处。
电流（提供给误差放大器、基准电压源和采样电 阻）与调整管的驱动电流组成，可以表示为
IQ=Iin-Io
对于双级型晶体管，静态 电流随着负载电流成比例 的增加，因为双级型晶体 管是电流驱动器件
对于MOS管，静态电流很 小，几乎不随负载的变化 而变化，几乎是一个恒定 值，因为MOS管是电压驱 动器件
PNP LDO的地脚电流会比较高。在 满载时，PNP管的β值一般是15～20。 也就是说LDO的地脚电流一般达到负 载电流的7% 。达林管和准LDO的静 态电流较小。在应用中如果对静态电
VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref
集成LDO结构图
齐纳二极管或 带隙基准源
传统线性稳压 器调整管
达林顿管 PNP管 PMOS NMOS
实际电路比原理框图多 了启动电路和保护电路
过流保护
热保护
一些复杂的LDO还会 加过压保护、欠压保 护、反接保护等
基准电压源
• 对输出电压影响最大 • 稳定性好，低温漂，高精度，内阻小 • 带隙基准电压源
线性电源
开关电源
• 优点 外围器件少，PCB面 积小，花费少 无开关噪声，纹波小
• 缺点 降压输出 效率低，功耗大
优点 可升压、可降压 效率高，功耗小
缺点 设计更复杂，外围器 件多，花费也较高 输出纹波大
线性稳压器原理框图
+
调整元件
Ui
误差放大
取
负
UL
-
基准电压
样
载
• 调整元件 • 基准电压源 • 误差放大器 • 反馈网络（取样电路）
2.6V
P2
2P.45V
P1
P5
2.4V
VGS=2.3V
1.2 1.6 2.0 VDS/V
3. 反馈电压降低，放大器输出(VG)增大
4. 共源放大，0<AV<1。VS(VO)增大，VGS 增大，VDS减小，ID增大。工作点移到P3
5. VF与VREF之差趋于0，个系统恢复了平
LDO频率补偿
• 所有稳压器都使用反馈回路（Feedback Loop）以保持输出电压的稳定。 反馈信号 在通过回路后都会在增益和相位上有所改变 ，通过在单位增益（Unity Gain，0dB）频 率下的相位偏移总量来确定回路的稳定性。
调整管
• LDO 稳压器（LDO regulators）
在LDO(Low Dropout)稳压器中，导通管是一个 PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来 很小的导通压降，满载的 跌落电压的典型值小于 500mV，轻载时的压降 仅有10～20mV。LDO 的压差为： Vdrop ＝ Vsat
带 隙 基 准 原 理 图
VREF
n
R2 R1
ln m VT
VEB3
误差放大器
• 误差放大一般采 用三级结构，与 集成运放相似
• 差分输入级提电 路共模抑制比，并且输入电阻很大
• 电压放大级进一步提高电路增益 • 输出级一般除了提高电路增益外，最主要的作
用是提高输出摆幅，最大可能的减小输出电阻 • 偏置电路为电路的三部分提供合适的静态工作
VREF VBE KVT
K=2.2/0.085=23.5，在 理论实现零温度系数
VREF 0.65 0.026 23.5 1.26V
由于该电压等于硅的带隙电压（外推到绝对温度）， 所以这类基准电路也叫“带隙”基准电路。
注：实际上利用的不是带隙电压，有些Bandgap结构输出电压与带隙电压也不一致
Vin Vout Vin
Q1 Vin+
Cin
Vin-
L1 Vin+
Cin
VinVin+
Cin Vin-
Q1 D1
L1 D1
V o ut + Cout
D1 Q1
V o ut V o ut + Cout
V o ut -
L1
D1Βιβλιοθήκη V o ut +Q2
Cout
V o ut -
线性电源、开关电源 哪个更好？？
德州仪器（TI）电压差定义为输 出电压较其标称值跌落2％的输 入、输出电压的差值.其它的如， 美信（Maxim），圣邦微电子 (SGMC)电压差定义为输出电压 较其标称值小于100mV时的输 入、输出电压的差值
静态电流
• 静态电流定义为输入输出电流之差，它反映了 LDO内部电路的功率消耗，静态电流主要由偏置
Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)
Charge pump（电荷泵）
• 原理
VIN
Cin
SHDN
CONTROL / CLOCK
S1
S3
S2
S4
GND
C+
Cfly
CVOUT
Cout
倍压电荷泵示意图 (Vout = 2 x Vin)
倍压电荷泵
注意：一个极点只能增加－ 90°的相移，所以最少需 要两个极点来到达－180° （不稳定点）。
零点（ZEROS）
• 零点（Zero）定义为在增益曲线中斜度为＋ 20dB/十倍频程的点。零点产生的相移为0到 ＋90°，在曲线上有＋45°角的转变。必须 清楚零点就是“反极点”
（Anti-pole）,它在增益 和相位上的效果与极点 恰恰相反。在LDO稳压 器的回路中添加零点可 以抵消极点。
id VDD
d
s
R
VO
Vi Vo
Vg Vo ↓
取样后接入正 端形成负反馈
调整管工作原理
ID/mA
400
3.0V 2.9V
P3 2.7V
300
2.8V
200
1.LDO正常工作在点P1
2. 负载电阻降低，输出电流增大， 输出电压Vo降低，VGS增大，VDS 增大，工作点移动到P2
100
0 0
0.4 0.8
点偏置。
调整管
• NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器的内部使用一个 PNP管来驱动 NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输 出之间存在至少1.5V～ 2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝ 2Vbe ＋Vsat
LDO频率响应
1
f p1 2 ROCO
1
f 2 R C fp3
1
2 Rpoa2Cpar
ESR b
fz
1
2 RESRCO
LDO主要参数
• 压差 • 静态电流 • 待机电流 • 瞬态响应 • 线性调整率 • 负载调整率 • 电源抑制比 • 精度 • 功耗
压差
• 压差是LDO线性稳压器最重要的参数，它是指系 统能够调节地，使输出稳定在期望输出的最小输 入电压和输出电压值差，也就是说这个输入电压 将是系统能够调整地最小输入电压，比这更小的 电压，输入与输出将成线性关系下降，这一临界 输入电压值去期望输出值所得的结果，就是ＬＤ Ｏ线性稳压器的压差电压。
流的消耗比较苛刻的话，最好是采用 MOS管作为调整管的LDO
待机电流
• 待机电流是指带有使能信号的LDO，当该 信号关闭的时候LDO消耗的电流。参考电 压和误差放大器同样也处于不供电的状态 。可以进一步减小功耗。
PMOS的漏端与负载并联使得输出端是一个 高阻抗节点，LDO的输出阻抗大且受负载电 阻影响。输出端会给系统引入一个位于低频 段的极点，为系统的稳定性带来影响。
分立元件搭的LDO
LDO工作原理
基准电压
误加差三放极大管或MOS 起扩流作用
4.24V
VGS=2.46V
为什么不直接使用运放？
1.一般的调运放整输元出电件压比电源
• 引入反馈的电路必须考虑回路稳定性问题。 负反馈越深，也容易自激振荡。为了提高放 大器在深度负反馈条件下的工作稳定性，一 般采用的消振方法为频率补偿（相位补偿）
极点（POLES）
• 极点（Pole）定义为增益曲线(Gain curve)中斜度 （Slope）为－20dB/十倍频程的点（图9：波特 图中的极点）。每添加一个极点，斜度增加20dB/ 十倍频程。增加n个极点，n ×（－20dB/十倍频 程）。每个极点表示的相位偏移都与频率相关， 相移从0到－90°（增加极点就增加相移）。最 重要的一点是几乎所有由极点（或零点）引起的 相移都是在十倍频程范围内。