使用LDO进行设计的一些鲜为人知的方面

压差线性稳压器 (LDO) 在电路设计中无处不在。许多只有三个终端；VIN、VOUT 和 GND。什么可能出错？某些 LDO 设计标准已得到充分证明，例如需要观察正确的输出电容和等效串联电阻 (ESR)。现代 LDO 使这变得更加容易，因为它们支持各种输出电容器，包括低 ESR 陶瓷类型。电源抑制 (PSRR) 等 LDO 性能指标也受到关注，因为该指标定义了 LDO 抑制其输入纹波和噪声的效率。

通常，当需要安静的电源轨时，会使用 LDO。LDO 会比 DC/DC 转换器更嘈杂吗？有可能的用例。LDO 的输出噪声在 LDO 内部产生，主要由其参考电压噪声组成。LDO 的 VIN 上出现的噪声和纹波电压被其 PSRR 抑制，并在 VOUT 上出现衰减。正如我们所见，负载瞬变也会干扰 LDO 的输出电压，其控制环路旨在衰减这种情况。这三种噪声和纹波源也存在于 dc/dc 转换器中，此外，与 LDO 不同，它们的输出端也存在开关噪声和纹波。当需要安静的电源轨时，它们的输出上没有开关噪声和纹波通常使 LDO 成为最佳选择。

对于 LDO，其输出上的负载电流与其输入上出现的负载电流相同。LDO 输出上的 1A 负载瞬态干扰会作为 1A 负载瞬态反映到其输入端，因此也会反映到为 LDO 供电的上游转换器。输入端的 1A 负载瞬变会干扰为 LDO 供电的上游转换器——它还必须响应电流的这种变化。这会在加载负载时导致电压骤降，而在移除负载时会导致过冲。上游转换器输出上的这种噪声源很容易成为其输出中最大的噪声分量，即使它是一个 DC/DC 转换器。如果 dc/dc 转换器输出还为其他更敏感的负载供电，那么它们将暴露于该纹波电压，并且它们可能会以降低的性能运行。如果将 LDO 替换为 dc/dc 转换器，则 dc/dc 转换器的输入电流是其输出电流乘以占空比，D=VOUT/VIN，忽略损耗并在一个开关周期内取平均值。因此，为该 dc/dc 转换器供电的上游 dc/dc 转换器在其输出上经历较低的负载瞬变，并且上游 dc/dc 转换器对其 VOUT 的干扰较小。因此，LDO 可能比 dc/dc 转换器噪声更大，但不是在其输出上，而是在为其供电的上游转换器的输出上。因此，为该 dc/dc 转换器供电的上游 dc/dc 转换器在其输出上经历较低的负载瞬变，并且上游 dc/dc 转换器对其 VOUT 的干扰较小。因此，LDO 可能比 dc/dc 转换器噪声更大，但不是在其输出上，而是在为其供电的上游转换器的输出上。因此，为该 dc/dc 转换器供电的上游 dc/dc 转换器在其输出上经历较低的负载瞬变，并且上游 dc/dc 转换器对其 VOUT 的干扰较小。因此，LDO 可能比 dc/dc 转换器噪声更大，但不是在其输出上，而是在为其供电的上游转换器的输出上。

LDO 对低噪声模拟前端 (AFE) 的热效应

LDO 通常用于为 AFE 提供安静的电源轨。LDO 中的功耗仅由 Iout(VIN-VOUT) 给出，负载电流远大于 LDO 的静态电流。如果负载电流 (Iout) 很大和/或 VIN-VOUT 差异很大，则耗散功率可能很大。随着 IC 封装趋于小型化，LDO 中的温升可能会非常显着，从而导致印刷电路板 (PCB) 上出现热点。热量通过 LDO 封装散热焊盘连接到的接地层从 LDO 扩散到 PCB。AFE 的一个关键性能指标是它们的信噪比（S/N 比）。噪声电压的一个分量是 Johnson/Nyquist 噪声，由 V(rms) = sqrt(4kTBR) 给出，其中 T 是以开尔文为单位的绝对温度，B 是带宽，R 是电阻，k 是玻尔兹曼常数。将热 LDO 靠近 AFE 放置也会使 AFE 的温度升高，增加噪声，降低 S/N，对系统的整体性能有明显的影响。虽然将 LDO 放置在靠近 AFE 的位置很好，但应避免将其放置得太近。对于拥挤的 PCB，还考虑移除一些铜接地层以防止热量传递到 AFE，但要适度，以免干扰从 AFE 到 LDO 的接地返回电流路径。

结论

本文重点介绍了在系统中应用 LDO 时需要注意的三个问题。LDO 仍然是电源转换的绝佳选择，但像往常一样，最好了解并避免此类应用问题。