低壓降穩壓器LDO工作原理詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-07-29
低壓降穩壓器LDO，即低壓差線性穩壓器，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壓器。其核心作用是在電路中維持穩定的電壓輸出，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，它由具有極低在線導通電阻RDS(ON）的MOSFET電源調整管、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。當輸出電壓偏離設定值時，LDO會通過調整其內部電路的工作狀態來糾正這種偏差，從而確保輸出電壓的穩定性。其次，LDO采用線性調節方式，這意味著它的輸出電壓與輸入電壓之間保持線性關系，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內部的MOS管工作于線性電阻。
穩壓器：說明了LDO的用途是用來給電源穩壓。
以PMOS LDO為例：
LDO的內部通常由四個主要部件構成：分壓取樣電路、基準電壓、誤差放大電路和晶體管調整電路。
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）產生的，目的是為了溫度變化對基準的影響小；
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，再將比較結果進行放大；
晶體管調整電路： 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通電壓了，這就是一個負反饋調節回路。
LDO工作原理：
輸出電壓下降
首先，輸出電壓(Vout)就好比是供水系統最終提供給用戶的水壓。當因為一些原因（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 “監測點” 的水壓，它會和一個固定的 “標準水壓”，也就是基準電壓(VREF)進行比較。這個基準電壓(VREF)是一個很穩定的電壓，就像供水系統里有一個固定的標準水壓值。
當 A 點電壓下降后，和基準電壓(VREF)一比較，就會發現有了差距。這時候，誤差放大器就像是一個 “控制器”，它會根據這個差距來調整輸出。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 管調節
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，就像供水系統的水壓又回到了正常狀態一樣。整個過程就是通過不斷地監測、比較和調整，來保持輸出電壓的穩定。
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