2022-04-26壓差線性穩壓器 (LDO) 在電路設計中無處不在。許多隻有三個(ge) 終端；VIN、VOUT 和 GND。什麽(me) 可能出錯？某些 LDO 設計標準已得到充分證明，例如需要觀察正確的輸出電容和等效串聯電阻 (ESR)。現代 LDO 使這變得更加容易，因為(wei) 它們(men) 支持各種輸出電容器，包括低 ESR 陶瓷類型。電源抑製 (PSRR) 等 LDO 性能指標也受到關(guan) 注，因為(wei) 該指標定義(yi) 了 LDO 抑製其輸入紋波和噪聲的效率。
通常，當需要安靜的電源軌時，會(hui) 使用 LDO。LDO 會(hui) 比 DC/DC 轉換器更嘈雜嗎？有可能的用例。LDO 的輸出噪聲在 LDO 內(nei) 部產(chan) 生，主要由其參考電壓噪聲組成。LDO 的 VIN 上出現的噪聲和紋波電壓被其 PSRR 抑製，並在 VOUT 上出現衰減。正如我們(men) 所見，負載瞬變也會(hui) 幹擾 LDO 的輸出電壓，其控製環路旨在衰減這種情況。這三種噪聲和紋波源也存在於(yu) dc/dc 轉換器中，此外，與(yu) LDO 不同，它們(men) 的輸出端也存在開關(guan) 噪聲和紋波。當需要安靜的電源軌時，它們(men) 的輸出上沒有開關(guan) 噪聲和紋波通常使 LDO 成為(wei) 最佳選擇。
對於(yu) LDO，其輸出上的負載電流與(yu) 其輸入上出現的負載電流相同。LDO 輸出上的 1A 負載瞬態幹擾會(hui) 作為(wei) 1A 負載瞬態反映到其輸入端，因此也會(hui) 反映到為(wei) LDO 供電的上遊轉換器。輸入端的 1A 負載瞬變會(hui) 幹擾為(wei) LDO 供電的上遊轉換器——它還必須響應電流的這種變化。這會(hui) 在加載負載時導致電壓驟降，而在移除負載時會(hui) 導致過衝(chong) 。上遊轉換器輸出上的這種噪聲源很容易成為(wei) 其輸出中最大的噪聲分量，即使它是一個(ge) DC/DC 轉換器。如果 dc/dc 轉換器輸出還為(wei) 其他更敏感的負載供電，那麽(me) 它們(men) 將暴露於(yu) 該紋波電壓，並且它們(men) 可能會(hui) 以降低的性能運行。如果將 LDO 替換為(wei) dc/dc 轉換器，則 dc/dc 轉換器的輸入電流是其輸出電流乘以占空比，D=VOUT/VIN，忽略損耗並在一個(ge) 開關(guan) 周期內(nei) 取平均值。因此，為(wei) 該 dc/dc 轉換器供電的上遊 dc/dc 轉換器在其輸出上經曆較低的負載瞬變，並且上遊 dc/dc 轉換器對其 VOUT 的幹擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為(wei) 其供電的上遊轉換器的輸出上。因此，為(wei) 該 dc/dc 轉換器供電的上遊 dc/dc 轉換器在其輸出上經曆較低的負載瞬變，並且上遊 dc/dc 轉換器對其 VOUT 的幹擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為(wei) 其供電的上遊轉換器的輸出上。因此，為(wei) 該 dc/dc 轉換器供電的上遊 dc/dc 轉換器在其輸出上經曆較低的負載瞬變，並且上遊 dc/dc 轉換器對其 VOUT 的幹擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為(wei) 其供電的上遊轉換器的輸出上。
LDO 對低噪聲模擬前端 (AFE) 的熱效應
LDO 通常用於(yu) 為(wei) AFE 提供安靜的電源軌。LDO 中的功耗僅(jin) 由 Iout(VIN-VOUT) 給出，負載電流遠大於(yu) LDO 的靜態電流。如果負載電流 (Iout) 很大和/或 VIN-VOUT 差異很大，則耗散功率可能很大。隨著 IC 封裝趨於(yu) 小型化，LDO 中的溫升可能會(hui) 非常顯著，從(cong) 而導致印刷電路板 (PCB) 上出現熱點。熱量通過 LDO 封裝散熱焊盤連接到的接地層從(cong) LDO 擴散到 PCB。AFE 的一個(ge) 關(guan) 鍵性能指標是它們(men) 的信噪比（S/N 比）。噪聲電壓的一個(ge) 分量是 Johnson/Nyquist 噪聲，由 V(rms) = sqrt(4kTBR) 給出，其中 T 是以開爾文為(wei) 單位的絕對溫度，B 是帶寬，R 是電阻，k 是玻爾茲(zi) 曼常數。將熱 LDO 靠近 AFE 放置也會(hui) 使 AFE 的溫度升高，增加噪聲，降低 S/N，對係統的整體(ti) 性能有明顯的影響。雖然將 LDO 放置在靠近 AFE 的位置很好，但應避免將其放置得太近。對於(yu) 擁擠的 PCB，還考慮移除一些銅接地層以防止熱量傳(chuan) 遞到 AFE，但要適度，以免幹擾從(cong) AFE 到 LDO 的接地返回電流路徑。
結論
本文重點介紹了在係統中應用 LDO 時需要注意的三個(ge) 問題。LDO 仍然是電源轉換的絕佳選擇，但像往常一樣，最好了解並避免此類應用問題。
