低壓降穩(wěn)壓器LDO工作原理詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-07-29
低壓降穩(wěn)壓器LDO，即低壓差線性穩(wěn)壓器，是一種在輸入電壓與輸出電壓壓差很小的條件下能正常工作的穩(wěn)壓器。其核心作用是在電路中維持穩(wěn)定的電壓輸出，即便在輸入電壓與輸出電壓差異較小的情況下也能保持高效工作。
LDO是一個微型的片上系統(tǒng)，它由具有極低在線導(dǎo)通電阻RDS(ON）的MOSFET電源調(diào)整管、肖特基二極管、取樣電阻、分壓電阻、輸出過電流保護電路、過熱保護電路、精密基準源、差分放大器、延遲器等專用晶體管電路集成在一個芯片上而成。
低壓差線性穩(wěn)壓器的原理，首先是利用反饋機制來感知輸出電壓的變化。當(dāng)輸出電壓偏離設(shè)定值時，LDO會通過調(diào)整其內(nèi)部電路的工作狀態(tài)來糾正這種偏差，從而確保輸出電壓的穩(wěn)定性。其次，LDO采用線性調(diào)節(jié)方式，這意味著它的輸出電壓與輸入電壓之間保持線性關(guān)系，使得在輸入電壓波動時，輸出電壓能夠得到有效的控制。
LDO=low dropout regulator，低壓差+線性+穩(wěn)壓器。
低壓差：輸出壓降比較低，例如輸入3.3V，輸出可以達到3.2V。
線性：LDO內(nèi)部的MOS管工作于線性電阻。
穩(wěn)壓器：說明了LDO的用途是用來給電源穩(wěn)壓。
以PMOS LDO為例：
LDO的內(nèi)部通常由四個主要部件構(gòu)成：分壓取樣電路、基準電壓、誤差放大電路和晶體管調(diào)整電路。
分壓取樣電路： 通過電阻R1和R2對輸出電壓進行采集；
基準電壓： 通過bandgap（帶隙電壓基準）產(chǎn)生的，目的是為了溫度變化對基準的影響??；
誤差放大電路： 將采集的電壓輸入到比較器反向輸入端，與正向輸入端的基準電壓（也就是期望輸出的電壓）進行比較，再將比較結(jié)果進行放大；
晶體管調(diào)整電路： 把這個放大后的信號輸出到晶體管的控制極（也就是PMOS管的柵極或者PNP型三極管的基極），從而這個放大后的信號（電流）就可以控制晶體管的導(dǎo)通電壓了，這就是一個負反饋調(diào)節(jié)回路。
LDO工作原理：
輸出電壓下降
首先，輸出電壓(Vout)就好比是供水系統(tǒng)最終提供給用戶的水壓。當(dāng)因為一些原因（比如有更多的水龍頭被打開，也就是負載變化，或者其他一些問題）導(dǎo)致輸出電壓(Vout)下降時，就好像是水壓變小了。
電路中的兩個串聯(lián)分壓電阻呢，就像是兩個連著的 “小水管”，它們會把輸出電壓 “分” 一部分出來。當(dāng)輸出電壓(Vout)下降時，這兩個 “小水管” 兩端的電壓也會跟著下降，也就是 A 點的電壓下降了。
與基準電壓比較
A 點的電壓就像是一個 “監(jiān)測點” 的水壓，它會和一個固定的 “標(biāo)準水壓”，也就是基準電壓(VREF)進行比較。這個基準電壓(VREF)是一個很穩(wěn)定的電壓，就像供水系統(tǒng)里有一個固定的標(biāo)準水壓值。
當(dāng) A 點電壓下降后，和基準電壓(VREF)一比較，就會發(fā)現(xiàn)有了差距。這時候，誤差放大器就像是一個 “控制器”，它會根據(jù)這個差距來調(diào)整輸出。因為 A 點電壓下降了，所以誤差放大器就會減小它的輸出。
PMOS 管調(diào)節(jié)
誤差放大器的輸出連接著 PMOS 管的 G 極（可以把它想象成一個控制閥門）。當(dāng)誤差放大器減小輸出時，PMOS 管 G 極的電壓就會下降。
PMOS 管的 S 極電壓(VS)是不變的，就像供水系統(tǒng)中某一段水管的壓力是固定的。而 G 極電壓下降后，G 極和 S 極之間的電壓差(vert VGS)就會增加，這就好比是控制閥門的開合程度發(fā)生了變化。
這個電壓差的變化會使得 PMOS 管的電流(ISD)增加，就像打開了更多的水管通道，讓水流變大了。而這個電流(ISD)就是輸出電流(Iout)的一部分，所以輸出電流(Iout)就增加了。
輸出電壓回升
輸出電流(Iout)增加后，就會讓輸出電壓(Vout)上升，就像往供水系統(tǒng)里增加了水流，水壓就會回升一樣。
這樣就完成了一次反饋控制，讓輸出電壓(Vout)又回到了正常的電位，就像供水系統(tǒng)的水壓又回到了正常狀態(tài)一樣。整個過程就是通過不斷地監(jiān)測、比較和調(diào)整，來保持輸出電壓的穩(wěn)定。
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