浅谈低压差线性稳压器

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1、浅谈低压差线性稳压器（LDO）的PSRR和在USB电路中的应用浅谈低压差线性稳压器（LDO）的PSRR作者：圣邦微电子任明岩时间：2008-03-24来源:电子产品世界浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制关键词：LDOPSRRUSB电路　　引言　　便携产品电源设计需要系统级思维，在开发由电池供电的设备时，诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗产品，如果电源系统设计不合理，则会影响到整个系统的架构、产品的特性组合、元件的选择、软件的设计和功率分配架构等。同样，在系统设计中，也要从节省电池能量的角度出发多加考虑。例如现在便携产品的处理器，一般都设有几个不同的工作状态，通过

2、一系列不同的节能模式（空闲、睡眠、深度睡眠等）可减少对电池容量的消耗。即当用户的系统不需要最大处理能力时，处理器就会进入电源消耗较少的低功耗模式。带有使能控制的低压差线性稳压器(LDO)是不错的选择。图1LDO低压差线性稳压器的结构　　LDO的基本原理　　LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器，它通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比PSRR(PowerSupplyRejectionRatio)。　　LDO低压差线性稳压器的结构如图1，主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络，保护电路等，基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处

3、于高电平时，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，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时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在规定值上，同理如果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，即：Vout=（R1+R2）/R2*Vref　　实际的低压差线性稳压器还具有如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等其它的功能。　　电源抑制比（PSRR）　　电源抑制比是反应LDO输出对输入纹波抑制能力的一

4、个交流参数，一般输出和输入的频率是一样的，PSRR的值越大说明LDO的纹波能力越强，也就是说输入对输出的影响很小。和噪声（Noise）不同，噪声一般为在10Hz至100kHz频率范围内一定输入电压下其输出噪声电压的均方值(RMS),PSRR的单位是dB，公式如下。　　PSRR=20log（△vin/△vout）　　图2为SGM2007在CBP=0.1F,ILOAD=50mA,COUT=1Ff=10KHz,的输出和输入的电压曲线。图2SGM2007输出和输入的电压曲线　　由公式PSRR=20log（△vin/△vout）=60（dB），当输入变化了1V的时候，输出才变化了1mV.

5、可见纹波抑制能力还是很强的。　　圣邦微电子的SGM2007高性能低压差线性稳压器LDO在10Hz至100kHz频率范围内的输出噪声为30V(RMS)，在1kHz的频率下电源抑制比(PSRR)高达73dB，它能够为诸如射频（RF）接收器和发送器、压控振荡器（VCO）和音频放大器等对噪声敏感的模拟电路的供电提供低噪声、高电源抑制比（PSRR）和快速瞬态响应，使能电路兼容TTL电平，适合数字于电路供电。SGM2007的输入电压在2.5V至5.5V之间，适合蓝牙数码相机和个人数字助理（PDA），以及诸如无线和高端音频产品等单个锂电池供电或固定3.3V和5V的系统。　　提高PSRR的方法

6、　　BP端加旁路电容　　为降低基准噪声，提高LDO的PSRR,需要在LDO基准的输出端增加一路低通滤波器，滤波器可以集成在线性稳压器内部或由外部电路实现。内置滤波器占用了较大的管芯尺寸，增加芯片的设计和生产成本，有些低噪声LDO芯片只是提供一个基准的引脚BP（Bypass）,用于连接基准旁路电容。　　增大旁路电容，有利于减小输出噪声,提高LDO的PSRR。建议使用陶瓷电容的典型值为470pF到0.01F。也可使用此范围以外的电容，但会对输入电源上电时LDO输出电压上升的速度产生影响，旁路电容值越大，输出电压上升速率越慢。在使用时这点要注意。如图3为旁路电容对SGM2007PSR

7、R影响，可见增大旁路电容会在一定频率上提高PSRR的值。图3旁路电容对SGM2007PSRR的影响　　增大LDO的输出电容　　LDO需要增加外部输入和输出电容器。利用较低ESR的大电容器一般可以全面提高电源抑制比(PSRR)、噪声以及瞬态性能。陶瓷电容器通常是首选，因为它们价格低而且故障模式是断路，相比之下钽电容器比较昂贵且其故障模式是短路。输出电容器的等效串联电阻(ESR)会影响其稳定性，陶瓷电容器具有较低的ESR，大概为10mΩ量级采用陶瓷电容时，建议使用X5R和X7R电介质材料，这是因