Part 01 前言
LDO又叫低压差线性稳压器,是嵌入式设计中的“稳压小能手”,而 Dropout Voltage,也就是压差电压是其核心参数之一。我发现很多人没搞清楚压差电压和LDO输入输出的压降的区别是什么?认为压差电压=输入电压-输出电压,这样理解的话就说明你不懂Dropout Voltage到底是什么!
今天咱们聊聊Dropout Voltage的定义、与压降的关系、以及Dropout Voltage在LDO选型中的作用。
Part 02 Dropout Voltage是什么?和压降是一回事吗?
Dropout Voltage是指LDO能够维持目标输出电压Vout所需的输入电压Vin和Vout之间的最小电压差。换句话说,如果Vin-Vout< Dropout Voltage,LDO就无法正常稳压,输出电压会开始下降,进入“Dropout 模式"。
公式:
下图是某个LDO的Dropout区域,当Vin低于某个值时,Vout不再保持3.3V,逐渐下降。
那LDO输入和输出之间的压降和DropoutVoltage的区别是什么?
压降叫Voltage Drop,压降是实际工作时Vin-Vout的差值,取决于输入电压和负载条件。比如Vin =5V、Vout =3.3V,压降是1.7V。
Dropout Voltage是压降的最小值,是LDO正常工作的“底线”。如果压降小于Dropout Voltage,LDO就“撑不住"了。
所以二者的关系是:
·压降≥Dropout Voltage时,LDO正常工作。
·压降
例子:
如果某个LDO的Dropout Voltage是0.35V(典型值)。目标Vout =3.3V,则Vin ≥ 3.65V。如果 Vin=5V,压降是1.7V,大于0.35V,LDO正常;如果 Vin=3.5V,压降0.2V小于0.35V,Vout会掉到3.15V左右。
那如何理解Dropout Voltage的本质呢?
LDO核心结构包含一个运放、参考电压VREF、功率晶体管,比如PMOS和反馈电阻。运放通过控制PMOS 的栅极电压Vg,调节漏源电阻Rds,维持Vout。
Dropout的过程:
当Vin逐渐降低,运放试图通过降低Vg,增大Vgs(Vgs=Vin-Vg),使 PMOS更导通,减小Rds。但Vg最低到 GND 时,Vgs达到最大,Rds达到最小(即 Rds(on)),此时:
这就是Dropout Voltage。
Part 03 Dropout Voltage在LDO选型中的作用
Dropout Voltage是LDO选型的关键参数,直接影响效率、适用场景和可靠性。
1.确定输入电压范围
Dropout Voltage决定了Vin的最小值:
比如用3.7V锂电池输出3.3V:
PMOS型LDO,VDropout = 0.1V,Vin(min)= 3.4V,电池电压3.3V 时LDO已进入Dropout模式,输出下降。
如果采用标准NPN型,VDropout = 2V,Vin(min)= 5.3V,完全不适合。此时就需要选低Dropout Voltage的LDO更适合电池供电。
2.提高效率
Dropout Voltage越低,Vin可以更接近Vout,效率越高。功耗更低,散热压力小。
Part 04 注意事项
负载电流变化:Iout增大,DropoutVoltage升高,选型时按最大电流算。
温度影响:高温下 Rds(on)可能增大,Dropout Voltage 略升,留余量。
输入电压波动:电池放电或电源波动时,Vin可能接近Dropout点,选型要注意留有余量。
算准Dropout Voltage,选对LDO,你的电路才能“稳如老狗”!