三端电源及LDO线性电源测试原理

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[整理]LDO三端稳压器开关电源和线性电源.

[整理]LDO三端稳压器开关电源和线性电源.

以下主要通过其实物体积、电源转换效率和电源稳定性三方面来比较和分析。

LDO: low dropout regulator 低压差线性稳压器LDO的四大要素压差Dropout、噪音Noise、电源抑制比(PSRR)、静态电流Iq,这是LDO的四大关键数据。

产品设计师按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择LDO。

在手机上用的LDO要求尽可能小的噪音(纹波),在没有RF的便携式产品需求静态电流小的LDO。

LDO的工作条件Vin >= Vdrop + Vout。

且一般需要两个外接电容:Cin、Cout,一般采用钽电容或MLCC。

注意:LDO是稳压器简单说,控制器件工作于线性状态的电源是线性电源,控制器件工作于非线性状态(开关工作状态)的电源是开关电源。

DC/DC是开关电源:EUP3406\EUP3416\EUP2624\EUP2621LDO是线性电源:EUP7180\EUP7967A\EUP7967\EUP7201\EUP7211线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。

开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。

但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波(50mV at 5V output typical),在输出端并接稳压二极管可以改善,另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改善。

相对而言线性电源就没有以上缺陷,它的纹波可以做的很小(5mV以下)。

对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方(例如电容漏电检测)多选用线性电源。

另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源)。

还有,开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦。

ldo电源原理

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。

三端电源及LDO线性电源测试原理

三端电源及LDO线性电源测试原理

三端稳压电源及LDO线性电源测试方法作者:李雷一、 器件介绍三端稳压器电路(简称三端电源)是模拟集成电路中较大的一个系列,也是各种电子系统中不可缺少的电源供电电路,它广泛的应用于各种电子整机和电源系统之中。

随着集成电路技术的快速发展,许多电源芯片公司推出了Low Dropout Regulator,即:低压差线形稳压器,简称LDO。

这种电源芯片的压差只有1.3-0.2伏,可以实现5v转3.3v/2.5v,3.3v转2.5v/1.8v等要求。

本文主要介绍通用线性电源的测试原理和实用测试方法。

1.三端稳压电源的分类从不同的角度,三端电源可以分为多类:1.从输入、输出电压极性上可分为:正稳压电源(如:78XX、78MXX、78LXX),负稳压电源(如:79XX、79MXX、79LXX)。

2.从输出电压幅度上可分为:5V输出----24V输出。

(如:7805,7809、7815、7824、7905、7909、7912、7915等)3.从输出功率上可分为:小功率L系列(IO=100MA)如:78L05、79L12等。

中功率M系列(IO=500MA)如:78M09、79M05等大功率系列(IO=1.5A)如:7812、7915等4.从封装形式上可分为:TO-3、TO-220、TO-39等。

5.从输出形式上可分为:固定输出(78XX、79XX、78MXX、79MXX等),可调输出(LM117/217/317、LM137/237/337、LM150、LM138等)。

6.从产品等级上可分为:军用级(LM117、LM137),工业级(LM217、LM237),民用级(LM317、LM337)。

2.三端电源的典型测试系统简介A LTX公司的SAI600测试包作为模拟器件测试系统著名生产厂家之一的LTX公司采用SAI600测试包对线性三端稳压器件进行测试。

SAI600测试包是基于大规模线性集成电路测试系统LTX-77 的一个通用测试包。

LDO测试原理解析

LDO测试原理解析

LDO测试原理解析LDO(Low Dropout)是一种低压降线性稳压器件,主要用于将高电压转换为稳定的低电压输出。

LDO测试原理是通过对LDO的输入和输出进行测量,以评估其性能和稳定性。

下面是对LDO测试原理的详细解析。

1.输入特性测试:输入特性包括输入电压范围、输入电流和输入时的稳定性。

在测试时,通过给予不同的输入电压,并测量相应的输入电流和输出电压,来验证LDO的输入特性是否满足要求。

此外,还需要测试LDO在输入电压变化时的输出电压稳定性,以评估其抗干扰能力。

2.输出特性测试:输出特性主要包括输出电压、输出电流和输出时的稳定性。

通过施加额定负载,测量输出电压和输出电流,来检测LDO的输出特性是否符合设计要求。

此外,还需要测试LDO在负载变化时的输出电压稳定性,以评估其负载调整能力。

3.线性调整测试:线性调整是指LDO在输出负载变化时,输出电压能够保持稳定。

测试时,通过给予不同的负载,测量相应的输出电压,来验证LDO的线性调整性能。

4.纹波抑制测试:纹波抑制是指LDO对输入纹波的抑制能力。

测试时,给予带有纹波的输入电压,并测量输出电压上的纹波大小,来评估LDO的纹波抑制性能。

5.过温性能测试:过温性能是指LDO在不同温度下的输出特性和稳定性。

测试时,通过改变环境温度,并测量输出电压和电流,来评估LDO在不同温度下的工作性能和稳定性。

在LDO测试中,通常使用示波器和多用表作为测试工具。

示波器用于测量输入和输出的电压波形,以及纹波大小和稳定性;多用表用于测量输入和输出的电流、电压和负载等参数。

总之,LDO测试原理是通过对LDO的输入和输出进行测量,来评估其输入特性、输出特性、线性调整性能、纹波抑制性能和过温性能。

这些测试可以帮助工程师评估和验证LDO的性能和稳定性,确保其在实际应用中能够正常工作。

LDO的原理及应用

LDO的原理及应用

LDO的原理及应用01LDO定义LDO即lowdropoutregulator,是一种低压差线性稳压器。

这是相对于传统的线性稳压器来说的。

传统的线性稳压器,如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V,否则就不能正常工作。

但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5V转3.3V,输入与输出之间的压差只有1.7v,显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。

针对这种情况,芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

02LDO的特点低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。

它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。

新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。

看了上面的定义,在不了解LDO结构的前提下,大家使用模电知识可以联想到下图低压降稳压器。

上图是最基本的稳压电路,核心器件是稳压管,它的稳压工作区间决定了输出稳压的范围,通过这种简单电路,可以实现小电流(百mA级别),小动态范围内的稳压。

把上面电路升级一下,如下图:上述电路仅多了一个2N3055三极管,目的就是提升输出带载能力,同时三极管还引入了电压负反馈,起到稳定输出电压的作用。

当输入电压Vin增大或输出负载电阻增大,输出电压Vout会瞬间增加,三极管的射极电Ve压随之增大,如果基极电压Vb不变,则Vb-Ve就会减小,进而输出电流减小,Vout减小。

上图只是简单基础的低压降稳压器。

注意,和我们说的LDO,差了“线性”二字。

这里看出上述电路输出电压Vout会受到Vbe电压波动的影响,稳定性较差。

且输出电压不可调节。

03LDO电路在上述电路的基础上添加“线性”因素,也就是引入运算放大器,加深负反馈的同时提高输出电压稳定性。

这也就构成了我们所说的低压差线性稳压器。

电路图如下在基本稳压管调整电路基础上增加了运算放大器A和分压电阻采样网络R1和R2。

(完整版)LDO原理介绍

(完整版)LDO原理介绍

什么是LDO?什么是 LDO? LDO 是一种线性稳压器。

线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。

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。

正输出电压的 LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP.这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;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 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。

摘要:本文论述了低压差线性稳压器(LDO)的基本原理和主要参数,并介绍LDO的典型应用和国内发展概况。

引言便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化。

比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V,放完电后的电压为2。

3V,变化范围很大。

各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响。

为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电.小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作.为了满足精密电子设备的要求,应在电源的输入端加入线性稳压器,以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。

一.LDO的基本原理低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图1—1所示,该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

取样电压加在比较器A的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。

当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高.相反,若输出电压Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。

LDO原理结构及应用

LDO原理结构及应用

LDO原理结构及应用LDO的种类LDO是新一代的集成电路稳压器,它与三端稳压器最大的不同点在于,LDO是一个自耗很低的微型片上系统(SoC)。

LDO按其静态耗流来分,分为OmniPowerTM / MicroPowerTM / NanoPowerTM三种产品。

OmniPowerTM LDO的静态电流在100uA-1mA,是一种静态电流稍大但性能优于三端稳压器的新型线性稳压器,适用于使用AC/DC固定电源的所有电子、电器产品。

因其需求量大,生产量大,而生产成本极低,价格十分便宜。

MicroPowerTM LDO的静态电流在10uA~100uA,是一种微功耗的低压差线性稳压器,它具有极低的自有噪音和较高的电源纹波抑制(PSRR),具有快捷的使能控制功能,给它一个高或低的电平可使它进入工作状态或睡眠状态,具有最好的性能/功率比,适用于在需要低噪音的手机电源中使用。

NanoPowerTM LDO的静态电流小于10uA,通常只有1uA。

是一种毫微功耗的低压差线性稳压器,具有极低的静态电流,稳压十分精确,最适用于需要节电的手提电子、电器产品。

见图1。

LDO的结构LDO的结构是一个微型的片上系统,它由作电流主通道的、具有极低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器、POK MOSFET 等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成。

如图2。

POK(Power OK)是新一代LDO都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能,也有称之为Power good即“电源好”。

工作原理及效率LDO 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。

LDO是一个步降型的DC/DC 转换器,因此Vin > Vout,它的工作效率一般为60~75%,静态电流小的效率会好一些。

LDO选择原则,当所设计的电路要求分路电源具有下列特点时:1) 低噪音、高纹波抑制;2) 占用PCB板面积小(如手机、手持电子产品);3) 电路电源不允许使用电感器(如手机);4) 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;5) 要求稳压器低压降、自身低功耗;6) 线路要求低成本和简单方案;此时,选用LDO是最确当、最实用、最方便、最经济的。

介绍LDO的工作原理

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
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。

LDO工作原理详解

LDO工作原理详解

LDO工作原理详解LDO(Low Drop Out)是一种线性稳压器件,主要用于在大部分电子设备中提供稳定可靠的电源电压。

它的工作原理是通过在输入电压和输出电压之间产生一个可控的压差来实现稳压功能。

1. 差动放大器(Error Amplifier):差动放大器的作用是将输入电压与参考电压之间的差值转化为一个误差电压信号。

这个误差电压信号被送入误差放大器进行放大和处理。

如果输入电压高于参考电压,误差电压信号将变为正值;如果输入电压低于参考电压,误差电压信号则变为负值。

2. 误差放大器(Error Amplifier):误差放大器接收差动放大器输出的误差电压信号,并对其进行放大和处理,产生一个误差电流信号。

该误差电流信号由一个可调电阻接收,并通过一个电流镜电路将其放大。

最后,放大后的误差电流信号被送入输出级别移位器。

3. 输出级别移位器(Output Level Shifter):输出级别移位器的主要作用是将误差电流信号转化为一个压差信号。

这个压差信号的变化范围与误差电流信号的变化范围相同。

输出级别移位器通过改变输出节点的电流负载来实现。

4. 功率放大器(Power Amplifier):功率放大器接收输出级别移位器输出的压差信号,并将其放大为一个足够大的电流信号。

这个电流信号最终通过一个可调电阻来控制输出电压的大小。

在LDO的工作原理中,反馈回路是至关重要的。

反馈回路通过从输出端测量反馈电压并与参考电压进行比较,来控制电压调节器的输出,以实现稳压功能。

当输入电压变化时,反馈回路会自动调节功率放大器的输出来保持输出电压的稳定性。

另外,LDO还有一些辅助电路,用于保证其正常工作。

例如,过热保护电路可以检测芯片温度,当温度过高时会自动切断输出,以保护芯片免受损坏。

总结起来,LDO工作原理可以简单概括为:通过将输入电压与参考电压相比较,并产生一个误差电流信号,然后通过级联的误差放大器、输出级别移位器和功率放大器来调节输出电压,以实现稳压功能。

LDO工作原理详解演示幻灯片

LDO工作原理详解演示幻灯片
21
调整管
? LDO 稳压器(LDO regulators) 由 P沟道 MOS管构成的 PMOS 超低压差线性稳 压器(VLDO),其压差可降至 100mV左右。由 N沟道 MOS管构成的NMOSVLDO,其压差压差 可低至几十毫伏。 Vdrop = RDS(ON)IO
22
5种结构比较
? 三极管电流驱动、MOS管电压驱动 ? 三极管静态损耗大,MOS管静态损耗很小 ? 双极性管子由于其电流增益比较大,可以
为负载提供相当大的电流,MOS管提供的电 流相对较小
24
? NMOS的源端与负载并联使得输出端是一个低 阻抗节点,LDO的输出阻抗比较小且受负载 波动的影响弱,输出端上的极点处在高频区 域。但为了导通NMOS管,G端至少比S端高一 个阈值电压,一般情况0.7V。如果所要求 的压降幅度比较小,那么不得不考虑另外设 计升压电路电荷泵来提高NMOS的G端电位, 电路因此会变复杂。
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
Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)
3
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)

ldo的工作原理

ldo的工作原理

ldo的工作原理
LDO(Low Dropout)稳压器是一种常见的线性稳压器件,其工作原理如下:
1. 输入电压:LDO稳压器的输入电压为高于输出电压的直流电源电压。

例如,如果需要将输出电压稳定在3.3V,输入电压可以是3.7V以上的电源。

2. 参考电压:LDO稳压器内部有一个参考电压源,通常为固定的电压值。

这个参考电压用来和输出电压进行比较,以调整输出电压的稳定性。

3. 快速反馈环路:LDO稳压器有一个快速反馈环路,用来监测输出电压的变化情况并作出相应调整。

当输出电压发生波动时,快速反馈环路会迅速调整内部的控制元件,以使输出电压保持稳定。

4. 控制元件:LDO稳压器内部有一个控制元件(通常是一个PNP晶体管),用来调整电流流过稳压器的路径,从而实现输出电压的稳定。

5. 差分放大器:控制元件的控制信号由一个差分放大器提供。

差分放大器比较输出电压与参考电压的差异,并根据比较结果驱动控制元件进行调整,以使输出电压保持在预定的稳定值。

6. 调整电阻:有些LDO稳压器还包括一个调整电阻,用来调整输出电压的精确值。

通过改变调整电阻的阻值,可以微调输
出电压的大小。

综上所述,LDO稳压器通过控制元件和差分放大器实现输出电压的稳定。

它具有输入输出电压差小、纹波较小、温漂小等特点,广泛应用于各种电子设备中。

LDO工作原理详细

LDO工作原理详细

LDO工作原理详细LDO(Low-Dropout Regulator)是一种常用的线性稳压器件,用于将输入电压稳定地调整为目标输出电压。

LDO通常用于需要稳定电压的电子设备中,比如移动手机、电脑、无线通信设备等。

LDO的工作原理相对简单,主要包括三个部分:传感器、误差放大器和功率级。

传感器用于感测输出电压,将其与参考电压进行比较,得到误差信号。

误差放大器将误差信号放大,并将放大的误差信号与传感器反馈回路相关联。

功率级则通过放大的误差信号来控制输出电压。

具体来说,LDO首先会进行开环操作,也就是忽略反馈回路的影响。

在开环操作中,传感器将输出电压与参考电压进行比较,并将误差信号传递给误差放大器。

误差放大器将误差信号放大,并将其传递给功率级。

功率级根据放大的误差信号来调整输出电压,使其接近参考电压。

然后,在闭环操作中,反馈回路开始发挥作用。

误差放大器和功率级之间会建立一个反馈回路,在回路中添加一个电流源。

根据误差放大器的输出,电流源会增加或减少电流,从而更改功率级的输出。

理想情况下,误差放大器的输出为零,此时输出电压与参考电压相等。

然而,由于误差放大器和功率级的非线性特性,以及外部环境的干扰,实际的输出电压可能存在一定的偏差。

为了减小这种偏差,LDO通常会采用负反馈调节机制。

也就是说,在输出电压调整到预设值之后,误差放大器会通过反馈回路对功率级进行调节,以减小输出偏差。

LDO的核心是功率级,其在负载变化和输入电压变化时都能保持较为稳定的输出电压。

通常,功率级采用两个三极管结构组成的差分放大器。

差分放大器利用PNP和NPN三极管分别进行增益和调整,实现对输出电压的精确控制。

总之,LDO通过传感器感测输出电压的偏差,并通过误差放大器和功率级对偏差进行调整,以达到稳压的目的。

LDO具有工作原理简单、输出电压稳定性高等优点,广泛应用于各种需要稳定电压的电子设备中。

巨详细!大电流线性电源(LDO)原理,看完你就明白了。

巨详细!大电流线性电源(LDO)原理,看完你就明白了。

巨详细!⼤电流线性电源(LDO)原理,看完你就明⽩了。

⼲货福利,第⼀时间送达!今天结合仿真介绍⼤电流LDO使⽤的NMOS 架构基本⼯作原理,以及其他⼀些重要的LDO参数,包括PSRR、Dropout Voltage等。

添加微信[chunhou0820]获取LDO仿真⽂件1. NMOS LDO⼯作简介下图是⼀个NMOS LDO的基本框图,NMOS LDO⼀般也⼯作在饱和区(特殊时会在可变电阻区),所以Vg要⼤于Vs,因此NMOS LDO除了有Vin引脚,⼀般还会有个Vbias引脚来给MOSG极提供⾼压驱动源;或者只有⼀个Vin,⽽内部集成了CHARGE BUMP来为G极提供⾼压驱动源。

⼤体⼯作流程同PMOS LDO:当Vout下降时,反馈回路中的Vfb也会下降,误差放⼤器输出端Vg就会增加,随着Vg增加,Ids电流也增加,最终使得Vout⼜恢复到原始电平,状态如下:Vout↓——>Vfb↓——>Vg↑——Iout↑——>Vout↑2. NMOS LDO详细⼯作原理下图是某NMOS输出特性曲线,让我们结合上图和下图分析,当Vout下降,Vin不变,则Vds=Vin-Vout,Vds增加,MOS⼯作点由A转移到B;紧接着反馈回路开始⼯作,Vfb电压减⼩,经过误差放⼤器后,Vg增加,那么Vgs=Vg-Vs,Vgs也增加,从下图可以看到,随着Vgs增加,MOS的电流Id逐渐上升,进⽽使得Vout逐渐升⾼,MOS⼯作点由B转移到C,LDO⼜回到原始⼯作电平。

3. NMOS LDO仿真结果下图是简单的5V转3.0V的NMOS LDO仿真图以及仿真波形结果,橙⾊曲线是电压,绿⾊曲线是电流,随着负载端滑动变阻器R4的变化,负载电流也在变,⽽输出电压基本稳定在3.0V。

4. LDO 输出电容你知道多少?考虑到系统的稳定性,LDO的输出电容原则上是要加的,但是如果对于成本有极致的考虑,在满⾜⼀定要求时,这个电容其实是可以删除的。

ldo电路原理

ldo电路原理

ldo电路原理LDO电路原理LDO电路是一种线性稳压器件,全称为Low Drop-Out Voltage Regulator,翻译过来就是低压差线性稳压器。

它通过稳定输入电压,并将其转换为稳定的输出电压,从而为电子设备提供可靠的电源供应。

LDO电路在现代电子设备中得到广泛应用,例如移动电话、计算机、无线通信设备等。

LDO电路的原理基于负反馈控制机制。

LDO电路由三个主要部分组成:参考电压源、误差放大器和功率放大器。

参考电压源提供一个稳定的参考电压,一般使用基准电压源或者电压参考芯片。

误差放大器将输出电压与参考电压进行比较,并将误差信号放大。

功率放大器根据误差放大器的输出信号来调节输出电压,以保持其稳定。

当输入电压发生变化时,误差放大器检测到输出电压的变化,并通过控制功率放大器来调整输出电压。

具体来说,当输出电压低于设定值时,误差放大器会增大功率放大器的输出,从而提高输出电压。

反之,当输出电压高于设定值时,误差放大器会减小功率放大器的输出,从而降低输出电压。

通过这种负反馈机制,LDO电路能够自动调节输出电压,使其保持在设定范围内。

LDO电路具有许多优点。

首先,LDO电路具有较低的压降,因此可以在较低的输入电压下工作。

其次,LDO电路具有较好的负载能力,能够在大范围的负载条件下保持输出电压的稳定性。

此外,LDO电路具有较低的噪声和较高的纹波抑制能力,可以提供干净的电源供应。

最后,LDO电路的稳压性能较好,可以实现较高的输出精度和稳定性。

然而,LDO电路也存在一些限制。

首先,LDO电路的效率相对较低,因为功率放大器需要消耗一定的功率来维持输出电压的稳定性。

其次,LDO电路对输入电压的稳定性要求较高,因为输入电压的波动会直接影响输出电压的稳定性。

此外,LDO电路的输出电流能力有限,不适合大功率应用。

LDO电路是一种常用的线性稳压器件,通过负反馈机制实现对输出电压的稳定调节。

它具有低压差、较好的负载能力和稳定性等优点,适用于许多电子设备。

LDO的基本原理与测试

LDO的基本原理与测试

LDO的基本原理与测试LDO是低压差稳压器的英文缩写,全称为Low Dropout Voltage Regulator。

它是一种电源管理器件,用于将高压输入稳定为低压输出。

LDO的基本原理和测试方法如下:一、LDO的基本原理:1.参考电压源:产生稳定的参考电压,用于和输出电压进行比较,从而控制输出电压的稳定性。

2.误差放大器:比较参考电压和输出电压,并将比较结果反馈给功率晶体管的控制端,以调整输出电压。

当输出电压下降时,误差放大器会发出信号,使功率晶体管提供更多电流来提高输出电压;当输出电压上升时,误差放大器会减小控制信号,使功率晶体管减小输出电流,以维持稳定的输出电压。

3.功率晶体管:根据误差放大器的控制信号,调节输出电流。

功率晶体管与误差放大器形成一个负反馈控制回路,通过提供或减小输出电流,使输出电压稳定在设定的值。

二、LDO的测试:LDO的测试主要包括静态参数测试和动态响应测试。

1.静态参数测试:(1)零负载测试:在无负载的情况下测量LDO的输出电压和电流。

这样可以得到静态的输出电压和输出电流参数。

(2)输出电压调整测试:在满载情况下,通过改变LDO的输入电压和输出电流,观察LDO的输出电压的变化,并记录输出电流的最大和最小值。

(3)输出噪声测试:在负载条件下,测量LDO输出电压的噪声水平。

可以使用频谱分析仪来进行测试,得到噪声功率谱密度。

2.动态响应测试:(1)输入抑制测试:在负载条件下,改变LDO的输入电压的幅度和频率,观察LDO输出电压的变化。

这样可以测试LDO对输入电源纹波的抑制能力。

(2)负载调整测试:在静态负载状态下,改变LDO的负载电流,观察LDO输出电压的变化。

这样可以测试LDO对负载变化的响应速度。

(3)短路保护测试:通过短接输出端口,观察LDO的工作状态,测试其短路保护功能是否正常。

在LDO测试中,需要使用示波器、多用表、频谱分析仪等测试设备。

测试时需要注意输入电压的稳定性、负载电流的准确设置和测试环境的干扰等因素。

LDO的基本原理与测试

LDO的基本原理与测试

一.LDO的基本原理1.低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图所示,该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

1.U-=(Vout/(R1+R2))*R2 它是取樣電壓2.UAout=(U+ - U-)*A (注:A為比較放大器的倍數)3.U+ = 穩壓管的壓降,它是固定的即Uref2.工作原理說明:2.1.取样电压加在比较器A的反相输入端,与加在同相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。

2.2.当输出电压Uout增大时,基准电压与取样电压的差值增大,經比較器A放大后,使Ub 和ic減小,串联调整管Uce增大,使輸出电压降低,從而維持Uo基本不變.這個過程可以看成是Uo上升,U-上升,Ub下降,ic下降,Uce上升,Uo下降 .应当说明,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用MOSFET。

二.低压差线性稳压器的主要参数1.输出电压(Output Voltage)输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数,也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。

低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。

固定输出电压稳压器使用比较方便,而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高。

但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,但是外接元输出电压测试线路件数值的变化将影响稳定精度。

2.最大输出电流(Maximum Output Current)用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同。

通常,输出电流越大的稳压器成本越高。

为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。

通常,输出电流越大的稳压器成本越高。

3.输入输出电压差(Dropout Voltage)输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。

LDO的基本原理与特点,通俗易懂

LDO的基本原理与特点,通俗易懂

关于LDO内部电路的分析,在百科上,是这么讲的:如右图所示,该LDO电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

取样电压加在放大器A的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。

当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。

相反,若输出电压Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。

供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

问题:1、运放净输入电压增大,输出电流会变小?2、为什么调整管用了PNP管?3、LDO电路与串联型稳压电路有什么不同?这个电路的关键在于调整管状态的分析,首先回答你第三个问题,LDO也就是低压差线性稳压电源与串联型稳压电源最大的不同在于,调整管的工作状态。

LDO中的调整管工作在饱和状态,运放控制的是饱和程度的高低,而串联型稳压电源,调整管工作在放大状态。

这也就可以解释,为什么LDO的压差能做得那么小。

很明显,三极管处于放大状态时,UCE至少要有1V以上,一般都是好几V。

而饱和状态下,一般只有零点几V。

这也就是低压差的根本原因。

再回答你的第一个问题,运放净输入增大,输出自然增大。

这样就导致发射结UBE电压减小,根据三极管输入特性曲线,UBE下降,则IB自然减小。

再看输出特性曲线,IB减小后,在饱和区,IC也跟着大幅度下降,而整个电路的输出电流就是由调整管的IC电流决定的。

之所以选用PNP管,也是跟状态有关系,PNP 管子做开关更容易(单片机驱动输出就经常这么做),只要运放输出介于发射极、集电极电压之间(确保发射结正偏,集电结正偏即可),而且由于需要变化的范围小,比较容易控制调整管的饱和程度。

用NPN做开关,陷入饱和状态,理论上也可以,但是你自己看一下,此时它的饱和控制比较困难,一方面是运放输出,另一方面是,UE的电压(E刚好又在输出端),两者合成对UBE的控制,很困难。

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三端稳压电源及LDO线性电源测试方法作者:李雷一、 器件介绍三端稳压器电路(简称三端电源)是模拟集成电路中较大的一个系列,也是各种电子系统中不可缺少的电源供电电路,它广泛的应用于各种电子整机和电源系统之中。

随着集成电路技术的快速发展,许多电源芯片公司推出了Low Dropout Regulator,即:低压差线形稳压器,简称LDO。

这种电源芯片的压差只有1.3-0.2伏,可以实现5v转3.3v/2.5v,3.3v转2.5v/1.8v等要求。

本文主要介绍通用线性电源的测试原理和实用测试方法。

1.三端稳压电源的分类从不同的角度,三端电源可以分为多类:1.从输入、输出电压极性上可分为:正稳压电源(如:78XX、78MXX、78LXX),负稳压电源(如:79XX、79MXX、79LXX)。

2.从输出电压幅度上可分为:5V输出----24V输出。

(如:7805,7809、7815、7824、7905、7909、7912、7915等)3.从输出功率上可分为:小功率L系列(IO=100MA)如:78L05、79L12等。

中功率M系列(IO=500MA)如:78M09、79M05等大功率系列(IO=1.5A)如:7812、7915等4.从封装形式上可分为:TO-3、TO-220、TO-39等。

5.从输出形式上可分为:固定输出(78XX、79XX、78MXX、79MXX等),可调输出(LM117/217/317、LM137/237/337、LM150、LM138等)。

6.从产品等级上可分为:军用级(LM117、LM137),工业级(LM217、LM237),民用级(LM317、LM337)。

2.三端电源的典型测试系统简介A LTX公司的SAI600测试包作为模拟器件测试系统著名生产厂家之一的LTX公司采用SAI600测试包对线性三端稳压器件进行测试。

SAI600测试包是基于大规模线性集成电路测试系统LTX-77 的一个通用测试包。

该测试包具有100V的程控功率电压源及10A的可编程恒流源负载,可对常见的78XX ,78MXX ,78LXX ,79XX ,79MXX ,79LXX , LM117,LM137 等器件进行电参数测试。

测试参数共为8项,分别是:1)输出电压(VO)2) 线性调整率3)负载调整率4)静态电流5)静态电流随输入电压的变化6)静态电流随负载电流的变化7)纹波抑制比8)降落电压。

SAI600测试包原理图如下:B 华峰公司的三端稳压器测试系统 STS 2108BSTS 2108B 集成稳压器测试系统是北京华峰测控技术公司自行研制、开发的模拟三端电源电路测试系统。

STS 2108B 适用于固定正输出、固定负输出、可调正输出和可调负输出稳压器的参数测试。

系统测试原理符合国标 GB 4377-84。

系统具有50V 程控输入电压范围和 5A 程控输出负载电流的能力,可以完成输出电压V O、基准电压V REF、启动电压V ST、电压调整率S V、电流调整率S I、备用耗散电流I DS、备用耗散电流变化量ΔI DS(V)、ΔI DS(I)、输出短路电流I OS、纹波抑制比 Srip、功率调整率S P等参数的测试。

STS 2108B 测试原理图如下:二、 电参数的测试方法及注意事项(一)半导体集成电路稳压器测试方法的基本原理2.1 输出电压(VO)2.1.1 定义:当输入电压和输出电流保持不变时,在输出端测得的电压值即为输出电压(VO)2.1.2 测试原理图:(图三)2.1.3 测试说明:如图所示开关K1,K2处于原始位置,由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载,测出此时器件的输出电压,即为VO。

2.2电压调整率(SV)(又称为线性调整率)2.2.1定义:当输出电流I O和环境温度 Ta 保持不变时,由于输入电压V I变化所引起的输出电压V O的相对变化量。

2.2.2 测试原理图:(图三)2.2.3 测试说明:如图所示开关K1、K2处于原始位置。

1) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN1,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载,测出此时器件的输出电压,记为VO1。

2) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN1+&VI,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载,测出此时器件的输出电压,记为VO2。

3)计算出SV=(&VO/VO)*100% 式中&VO=|VO2-VO1|。

2.3 电流调整率(SI)(又称为负载调整率)2.3.1 定义:当输入电压V O和环境温度 Ta 保持不变时,由于输出电流I O变化所引起的输出电压V O的相对变化量。

2.3.2 测试原理图:(图三)2.3.3 测试说明:如图所示开关K1、K2处于原始位置。

1) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO1,测出此时器件的输出电压,记为VO1。

2) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO2,测出此时器件的输出电压,记为VO2。

3)计算出SI=(&VO/VO)*100% 式中&VO=|VO2-VO1|。

2.4 静态电流(ID)2.4.1 定义:在规定的输入电压VI下稳压器所消耗的电流。

2.4.2 测试原理图:(图三)2.4.3 测试说明:如图三所示开关K1连接到电压电流源VI3,K2不动作。

1) 设置电压源VI3为0V。

2) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO。

3)由电流表VI3(VIAM3)测得器件2脚的电流即为ID。

注:ID=IIN-IO。

2.5静态电流随输入电压的变化量(ΔI DS(V))2.5.1 定义:当输出电流I O和环境温度 Ta 保持不变时,由于输入电压V I变化所引起的静态电流ID 的变化量。

2.5.2 测试原理图:(图三)2.5.3 测试说明:如图三所示开关K1连接到电压电流源VI3,K2不动作。

1) 设置电压源VI3为0V。

2) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN1,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO。

由电流表VI3(VIAM3)测得器件2脚的电流ID1。

3) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN2,由功率电流源PVI2 施加规定的电流负载IO。

由电流表VI3(VIAM3)测得器件2脚的电流ID2。

4)则ΔI DS(V)=|ID1-ID2|。

2.6静态电流随输出电流的变化量(ΔI DS(I))2.6.1 定义:当输入电压VIN和环境温度 Ta 保持不变时,由于输出电流 IO变化所引起的静态电流ID 的变化量。

2.6.2 测试原理图:(图三)2.6.3 测试说明:如图三所示开关K1连接到电压电流源VI3,K2不动作。

1) 设置电压源VI3为0V。

2) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO1。

由电流表VI3(VIAM3)测得器件2脚的电流ID1。

3) 由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO2。

由电流表VI3(VIAM3)测得器件2脚的电流ID2。

4)则ΔI DS(I)=|ID1-ID2|。

2.7 降落电压(Vdrop)2.7.1 定义:当输出电流Io和环境温度Ta保持不变时,使输出电压符合器件规范值范围的最小输入--输出电压差。

2.7.2 测试原理图(图三)2.7.3 测试说明:如图所示开关K1、K2处于原始位置。

1)由功率电压源PVI 1施加规定的直流电压VIN,由功率电流源PVI 2 施加规定的电流负载IO。

2)调节功率电压源PVI1的电压值使得输出电压VO处于器件规范值的下限VOmin。

3)测得此时的输入电压值VINmin。

3)则Vdrop=VINmin-VOmin。

2.8 纹波抑制比(Srip)2.8.1 定义:当输入和输出条件保持不变时,输入的纹波电压峰—峰值VI(P—P)与输出的纹波电压峰—峰值VO(P—P) 之比。

2.8.2 测试原理图(图三A)2.8.3 测试说明:如图三所示开关K2连接到纹波源RS,K1不动作。

1) 1)由功率电压源PVI1及纹波源RS在器件的输入端施加规定的直流电压VIN和纹波信号VIR(纹波电压峰—峰值为VI(P—P))。

2)由测量针MP3测出输出的纹波电压峰—峰值VO(P—P))。

3)纹波抑制比Srip=20*log(VI(P—P) /VO(P—P))。

(二)半导体集成电路稳压器测试注意事项1.器件热效应对输出电压V O变化量测试的影响在稳压器的调整率参数测试过程中,需要对被测器件施加相应的输入电压V I 和输出电流I L,这样使被测试器件承受一定的功率,由于器件热阻的存在,这一功率将导致被测器件的芯片温度 Tj 上升。

而稳压器的输出电压V O自身也是温度的函数,因此在进行电压调整率S V和电流调整率S I的测量中所得到的输出电压变化量ΔV O中,一方面包含了由于输入电压V I(或输出电流I L) 的变化导致的输出电压V O变化,这正是我们要需要测试的。

但另一方面由于被测器件承受功率的变化,也会导致器件的温度系数影响输出电压V O的数值,这样就干扰了ΔV O的测量,对器件的测量时间越长,这一问题就越突出。

为解决这一问题,在国军标详细规范(例如 GJB 597/42-96) 中对测试时序做了明确的要求,其测试时序如图4。

VIH1mS MaxVILIN0.5 mS0.5 mS选通OUT4图电压调整率时序波形标准规定要在电压脉冲(或电流脉冲) 的前沿前 0.5 mS 进行初始测试,在前沿后 0.5 mS 进行最终测试。

这一时间的确定一方面是考虑了稳压器输出电压V O随输入电压V I (或输出电流I L) 的变化需要一定的稳定时间,另一方面也考虑了尽量减小由于器件热效应对V O测量的影响。

标准同时对电压脉冲(或电流脉冲)的宽度也做了明确的规定。

为了符合标准规定的测试时序,对测试系统中提供输入电压V O的程控恒压源和提供输出电流I L的程控恒流源(电子负载) 提出了较高的性能要求。

除了要满足测试所需的电压(电流) 精度外,测试脉冲应具有良好的瞬态特性,即有徒直的脉冲前后沿及平坦的脉冲顶部,同时还要有效抑制测试过程中的自激振荡。

为了满足这一要求,需对测试过程的时序进行的设计和安排。

2.测试系统附加电阻和接触电阻对输出电压变化量ΔV O测试的影响在测试系统中从程控电子负载到被测器件之间总会存在电缆和导线,系统中为了完成不同类别器件的测试切换,也总会有一些接插转换环节,测试适配器插座和被测器件的引脚之间也需经过接插来实现,这就构成了系统的附加电阻和接触电阻。

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