Understanding LDO Dropout

### 理解LDO Dropout #### 摘要 并非所有的低压差（LDO）线性稳压器数据手册都提供了适用于所有应用场景的电压dropout信息。本文档旨在指导设计人员如何利用LDO数据手册中规定的dropout性能来确定在其他工作条件下的dropout电压。 大多数LDO的数据手册提供了典型的和最大指定的dropout电压。这些信息可以在电气特性表格中找到。遗憾的是，dropout通常仅在LDO的最大额定输出电流下被指定。部分数据手册提供了一张典型dropout电压与电流的图表，但这张图表只包含典型数据，并未进行规定。幸运的是，数据手册中可用的信息可以用来计算在所有工作电流下的指定电压dropout。 #### LDO的工作原理及Dropout状态的理解 了解LDO在dropout时发生了什么至关重要。一个典型的LDO有一个N沟道或P沟道FET作为通过元件。控制电路调整FET的栅极电压，使其在线性区域内运行。图1展示了一个典型的FET V-I曲线。当LDO工作于Vin = 5V、Vout = 3.3V和输出电流为500mA时，它将处于点A的位置。请注意，图中的X轴表示FET的漏源电压，对于LDO而言，这等于Vin - Vout。当负载电流或输入电压发生变化时，控制电路会改变栅源电压以保持输出稳定。 在稳态条件下，FET表现为一个电阻，并在其两端产生电压降。FET具有最小电阻，由图1中的饱和线表示。如果电路条件要求FET的操作电阻低于饱和线所允许的电阻值，则LDO进入dropout状态。在这个例子中，静态FET电阻可以通过电压变化除以电流变化来计算。从原点延伸至点A的直线代表这个电阻，即1.7V / 0.5A，或3.4Ω。图1中的饱和线表示0.8Ω的电阻。LDO可以在饱和线右侧的任何位置运行。例如，同样的LDO，当Vin = 4V、Vout = 3.3V时，FET必须工作在小于0.8Ω的电阻值上，此时LDO进入dropout状态。 #### 数据手册中的信息及其应用 为了计算不同工作条件下的dropout电压，我们需要利用数据手册提供的信息。假设数据手册中给出了典型和最大dropout电压以及相关的电流值。我们可以根据这些数据，通过下面的方法来推算其他条件下的dropout电压： 1. **分析FET V-I曲线**：我们观察FET的V-I曲线，以了解在特定条件下FET的工作状态。例如，在特定的输入电压和输出电压下，我们可以找到FET工作点。 2. **计算静态电阻**：使用给出的dropout电压和电流值计算FET的静态电阻。例如，如果dropout电压为1.7V且电流为500mA，则静态电阻为1.7V / 0.5A = 3.4Ω。 3. **考虑最小电阻**：查看数据手册中的饱和线，它表示了FET的最小电阻。如果在特定条件下，FET需要的电阻小于饱和线所示的最小电阻，则LDO将进入dropout状态。 4. **计算新的dropout电压**：利用上述信息，我们可以根据新的工作条件计算dropout电压。例如，如果在不同的输入电压和输出电流下工作，我们可以通过计算新的静态电阻来预测dropout电压。 #### 结论 通过对LDO数据手册中的信息进行分析，设计人员可以更好地理解LDO在不同条件下的行为，并准确地预测其dropout电压。这对于确保系统在各种操作条件下都能稳定运行至关重要。正确理解和应用这些知识可以帮助设计出更加可靠和高效的电源解决方案。