電源供應與電壓調節

低壓差穩壓器(low-dropout regulator, LDO)

/ LDO = EL-dee-OH /

低壓差穩壓器是一種線性穩壓器,設計成輸入與輸出之間只差一絲絲電壓也能工作。普通的 78xx 需要約 2 V 的餘裕;LDO 只需 0.1 到 0.3 V 的餘裕就能穩壓。當你的輸入只比輸出高一點點時,這非常寶貴——例如用 3.6 V 電池做出乾淨的 3.3 V,或用下垂的 5.2 V USB 電源軌做 5.0 V——這些場合舊式穩壓器會直接放棄。

訣竅在通過元件。經典穩壓器用 NPN/達靈頓隨耦器,它總需要大約一兩個基射極壓降的餘裕才能維持控制。LDO 改用 PNP 電晶體、或更常見的 P 通道 MOSFET 當通過元件,這種安排可以被驅動到幾乎全導通,只降掉它的導通電阻 times 電流。例如:一顆導通電阻 0.1 ohm 的 LDO 通過 FET,通過 0.5 A 時只降 0.1 times 0.5 = 0.05 V,所以 3.35 V 的輸入仍能送出穩壓的 3.3 V。代價是這種拓樸對穩定度較挑剔,通常要求一顆特定數值與特定 ESR(等效串聯電阻)的輸出電容。

為何重要:LDO 是電池與後級穩壓電源的主力,那裡每浪費一伏就是浪費續航,輸入輸出差距是刻意做到極小的。要誠實點出:低壓差本身不代表高效率——效率仍是 Vout/Vin。LDO 之所以高效,只因為你讓它在小壓降下運轉;若用高得多的輸入餵 LDO,它浪費的熱與任何線性穩壓器一樣多。

用一顆從 4.2 V 放電到 3.5 V 的鋰電池供電給 3.3 V LDO,因為它只需約 0.2 V 餘裕,穩壓器幾乎到電池快空都還守住 3.3 V。78xx 型元件一旦電池低於約 5.3 V 就不再穩壓了——對單顆電池毫無用處。

極小的餘裕,讓電池電源軌活得比舊式穩壓器久得多。

許多 LDO 對輸出電容很挑:電容太小或 ESR 不對都可能使它振盪。永遠用規格書指定的種類與數值,而不是抽屜裡隨手的電容。

又称
LDO低壓差調節器