低壓差線性穩(wěn)壓器是新一代的集成電路穩(wěn)壓器，它與三端穩(wěn)壓器最大的不同點在于，低壓差線性穩(wěn)壓器(ldo)是一個自耗很低的微型片上系統(tǒng)(soc)。它可用于電流主通道控制，芯片上集成了具有極低線上導(dǎo)通電阻的mosfet，肖特基二極管、取樣電阻和分壓電阻等硬件電路，并具有過流保護、過溫保護、精密基準源、差分放大器、延遲器等功能。pg是新一代ldo，具有輸出狀態(tài)自檢、延遲安全供電功能，也可稱之為power good，即“電源好或電源穩(wěn)定”。 低壓差線性穩(wěn)壓器通常具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比(psrr，powersupplyrejectionratio)。

壓差是線性穩(wěn)壓器提供足夠調(diào)節(jié)所需的輸入電壓和所需輸出電壓之間的最小電壓差。如果輸入和輸出之間的電壓差低于規(guī)定的壓差，線性穩(wěn)壓器將進入壓差模式，此時設(shè)備停止調(diào)節(jié)輸入電壓，輸出電壓將跟蹤輸入電壓。具有較低壓差的線性穩(wěn)壓器具有調(diào)節(jié)輸入電壓的優(yōu)勢，其邊距小于所需輸出電壓。換句話說，規(guī)定的壓差電壓越低，在保持穩(wěn)壓的同時，輸入電壓就越接近輸出電壓。

簡單來說，LDO線性穩(wěn)壓器將來自電源(如電池)的輸入電壓調(diào)節(jié)為負載側(cè)設(shè)備(通常是微控制器(MCU))可以使用的較低輸出電壓。有兩種主要的LDO架構(gòu)，即PMOS和NMOS，可實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。無論架構(gòu)如何，LDO都通過反饋回路實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，該反饋回路允許電路控制漏源電阻。PMOS和NMOS之間的區(qū)別可以總結(jié)為誤差放大器與柵源電壓的關(guān)系。在PMOS架構(gòu)中，當V輸入接近V輸出時，柵源電壓被驅(qū)動為負值，以降低漏源電阻并提供電壓調(diào)節(jié)。在NMOS架構(gòu)中，當輸入電壓接近輸出電壓時，誤差放大器將柵源電壓驅(qū)動得更正，以降低漏源電阻。NMOS架構(gòu)在實現(xiàn)LDO方面遇到了障礙，因為一旦誤差放大器在V輸入接近V輸出時飽和，柵源電壓就會開始下降。因此，NMOSLDO通常會實現(xiàn)偏置電壓軌或電荷泵來實現(xiàn)LDO性能。在架構(gòu)之外，其他變量也會影響LDO性能，例如輸出電流、結(jié)溫和精度。

低壓差線性穩(wěn)壓器原理上與一般的線性直流穩(wěn)壓器基本相同，區(qū)別在于低壓差穩(wěn)壓器輸出端的功率由NPN晶體管共集極架構(gòu)改為PNP集電極開路架構(gòu)(以使用雙極性晶體管以言)。這種架構(gòu)下，功率晶體管的控制極只要利用對地的電壓差就能讓晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因此輸入端只需高出輸出端多于功率晶體管的飽和電壓，穩(wěn)壓器就能運作，穩(wěn)定輸出電壓。這類設(shè)計在保持穩(wěn)定性方設(shè)計難度較高，因為輸出級的阻抗較大，較易不穩(wěn)定或起振。 [1]低壓差穩(wěn)壓器所使用的功率晶體管可以是雙極性晶體管或場效晶體管。雙極性晶體管因為基極電流的關(guān)系，會耗用額外的電流，增加功耗，在相對高輸出電壓、低輸出電流、低輸出輸入電壓差的情況下尤其明顯。場效晶體管沒有雙極性晶體管的功耗問題，但其所需導(dǎo)通的閘極電壓限制了其在低輸出電低的應(yīng)用，而且場效晶體管管的成本較高。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，這兩方面的問題都得以改善。

開關(guān)電源所用的電源芯片，一般都是switch開關(guān)形式的，通過一定頻率頻繁打開和關(guān)斷開關(guān)，同時利用電感的儲能特性為負載供電。電感上的電流不是恒定的而是在有效值上下浮動，所以在輸出端也會出現(xiàn)與切換頻率相同的紋波，另外在切換的邊沿會產(chǎn)生尖峰脈沖，這就形成了噪聲。以上是開關(guān)電源噪聲和紋波的來源，對于紋波和噪聲比較敏感的負載電路，必須想辦法抑制紋波、減小噪聲后才可使用。一般有如下幾種方式。

對于低電壓供電的嵌入式主板而言，一般對紋波和噪聲都有比較高的要求，不會直接使用開關(guān)電源供電，而是在開關(guān)電源后使用性能良好的LDO降壓電源芯片。LDO的轉(zhuǎn)換效率雖然不占優(yōu)勢，但是其紋波和噪聲一般比較小，對于3.3V、1.2V等應(yīng)用，都是使用LDO作為供電方案。在使用DC/DC類電源芯片時，都會使用一個快速回復(fù)的二極管給輸出構(gòu)成續(xù)流回路，DC/DC類芯片的切換頻率一般都是幾百KHz，頻率比較高。二極管在高速截止時，可能會產(chǎn)生高頻振蕩的情況，為了防止這種情況，會在二極管上并聯(lián)RC吸收電路，但是對于具體的RC的參數(shù)，需要通過實驗確定。加如濾波電路是最常使用的濾波方法。由于電感具有阻礙電流變化的特性，所以電感值越大其電流的波動性也就越小，所以加大電感值可以抑制紋波。電容具有儲能作用，電容值越大儲能能力越強，其濾波效果越明顯。所以適當加大電感值和電容值可以抑制紋波和噪聲。

隨著筆記本電腦、手機、PDA 等移動設(shè)備的普及,對應(yīng)各種電池電源使用的集成電路的開發(fā)越來越活躍,高性能、低成本、超小型封裝產(chǎn)品正在加速形成商品化。LDO(低壓差)型線性穩(wěn)壓器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、低噪聲、小尺寸等特點，在便攜式電子產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用。

在便攜式電子產(chǎn)品中,電源效率越高意味著電池使用時間越長, 而線性穩(wěn)壓器效率=輸出電壓×輸出電流/輸入電壓×輸入電流×100% ,因此,輸入與輸出電壓差越低、靜態(tài)電流(輸入電流與輸出電流之差) 就越低，線性穩(wěn)壓器的工作效率就越高。低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator，簡稱LDO)是一種特殊的穩(wěn)壓器，它的主要特點是在輸入電壓與輸出電壓之間的壓差很小時，仍然能夠保持輸出電壓的穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器相比，LDO具有更低的功耗、更高的效率和更好的溫度性能。

電壓取樣 ：LDO首先對輸入電壓進行取樣，并將其與內(nèi)部參考電壓進行比較。誤差放大 ：如果取樣電壓與參考電壓之間存在偏差，誤差放大器會放大這個偏差，并產(chǎn)生一個誤差信號。調(diào)整輸出 ：誤差信號用于調(diào)整LDO的輸出電壓，使其接近參考電壓。這通常是通過調(diào)整一個內(nèi)部功率晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)來實現(xiàn)的。穩(wěn)定輸出 ：通過負反饋機制，LDO能夠?qū)崟r監(jiān)測輸出電壓，并在需要時進行調(diào)整，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。由于LDO具有很低的壓差，它可以在輸入電壓接近輸出電壓的情況下仍然正常工作。這使得LDO在許多應(yīng)用中非常有用，特別是在電池供電的設(shè)備和便攜式設(shè)備中，這些設(shè)備的電源電壓可能會頻繁變化。此外，LDO通常還具有其他功能，如過流保護、過熱保護和短路保護等，以提高其可靠性和穩(wěn)定性。

LDO，即低壓差線性穩(wěn)壓器，其英文全稱為Low Dropout Regulator。這種穩(wěn)壓器以其獨特的特性在工作過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。具體來說，低壓差指的是其輸入電壓與輸出電壓之間的差值非常小;而線性則描述了MOS管在其工作過程中主要處于線性區(qū)，即作為可變電阻進行工作。此外，穩(wěn)壓功能保證了在輸入電壓VIN處于正常范圍內(nèi)時，輸出電壓VOUT能穩(wěn)定地維持在設(shè)定的固定電壓值上，例如當輸入電壓VIN為1.6~5.5V時，輸出電壓VOUT始終保持在1.2V不變。這些特性使得LDO成為了電子電路中不可或缺的一部分。

在LDO的工作過程中，參考電壓Vref和反饋電壓FB(VOUT經(jīng)過兩個電阻分壓后得到)分別被接入誤差放大器的反向和正向輸入端。誤差放大器根據(jù)這兩個電壓的差異輸出一個誤差量，該誤差量隨后通過MOS drive進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對輸出電壓的精準控制，確保輸出電壓的穩(wěn)定性。當輸出電壓升高時，反饋電壓FB也會相應(yīng)增加。誤差放大器感知到這一變化后，會輸出更高的電壓，導(dǎo)致PMOS管的G極電壓上升，進而使得Usg(PMOS管的柵源電壓)下降。這樣，PMOS管的輸出電流和電壓都會相應(yīng)減小，從而構(gòu)成了一個負反饋環(huán)路，確保輸出電壓的穩(wěn)定。