- LDO的功耗和壓差分析
- 低壓差線性穩壓器(LDO)的結構
- 合理分配LDO實際功耗
便攜產品電源設計需要系統級思維，在開發由電池供電的設備時，諸如手機、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產品，如果電源系統設計不合理，則會影響到整個系統的架構、產品的特性組合、元件的選擇、軟件的設計和功率分配架構等。同樣，在系統設計中，也要從節省電池能量的角度出發多加考慮。例如現在便攜產品的處理器，一般都設有幾個不同的工作狀態，通過一系列不同的節能模式（空閑、睡眠、深度睡眠等）可減少對電池容量的消耗。即當用戶的系統不需要最大處理能力時，處理器就會進入電源消耗較少的低功耗模式。[1]帶有使能控制的低壓差線性穩壓器(LDO)是不錯的選擇。
低壓差線性穩壓器(LDO)的結構主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調整元件、基準源、誤差放大器、反饋電阻網絡，保護電路等，基本工作原理是這樣的：系統加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流源電路給整個電路提供偏置，基準源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當輸出即將達到規定值時，由反饋網絡得到的輸出反饋電壓也接近于基準電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準電壓之間的誤差小信號進行放大，再經調整管放大到輸出，從而形成負反饋，保證了輸出電壓穩定在規定值上；同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環回路將使輸出電壓保持不變，即：
VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref
VDROPOUT = VIN - VOUT = RDS(ON) x IOUTR.
由此得出低壓差線性穩壓器(LDO)的一個重要特性，在輸入電壓大于最小工作電壓和輸出電壓其標稱值范圍內，負載電流為零時，輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化，這就是LDO的跟隨特性，待輸出電壓達到其標稱值后不隨輸入而變化，從而達到穩壓的目的，這就是LDO的穩壓特性。如圖為圣邦微電子的SGM2007輸入電壓和輸出電壓的曲線。
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單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2V，放完電后的電壓為2.3V，而有些標定電壓為3.3V工作的微處理器DSP的最低工作電壓可以達到2.9V。這樣LDO輸出值在小于標稱值的一定范圍內還是可以工作的。由上圖可見，LDO的壓差越小，輸入和輸出和箭頭組成的圖形近試平行四邊形越長，LDO的工作時間就越長效率就越高，電池的待機時間也就會越長。
低壓差線性穩壓器由于存在壓差，它最大的缺點是在熱量管理方面，因為其轉換效率近似等于輸出電壓除以輸入電壓的值。例如，如果一個驅動圖像處理器的LDO輸入電源是從單節鋰電池標稱的3.6V，在電流為200mA時輸出1.8V電壓，那么轉換效率僅為50%，因此在手機中產生了一些發熱點，并縮短了電池工作時間。雖然就較大的輸入與輸出電壓差而言，確實存在這些缺點，但是當電壓差較小時，情況就不同了。例如，如果電壓從1.5V降至1.2V，效率就變成了80%。
低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：
PD=（VINMAX- VOUTMIN ）ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN = 穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX = 最大( 負載) 輸出電流。
最大允許功耗(PDMAX) 是最大環境溫度(*AX), 最大允許結溫(TJMAX) (+125°C) 和結點到空氣間熱阻（θJA) 的函數。對于安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23A封裝器件，其（θJA)約為250°C/Watt。
PDMAX=(*AX- TJMAX)/ θJA
VINMAX = 3.0V +10%，VOUTMIN = 2.7V - 2.5%，ILOADMAX = 40mA，TJMAX = +125°C，*AX = +55°C
實際功耗PD=26.7mW，最大允許功耗: PDMAX= 280mW.
在低壓差線性穩壓器（LDO）的使用過程中一定要注意合理分配LDO實際功耗，不要超過他的最大功耗。以影響系統的穩定性。
