LDO的运行困境：低裕量和最小负载

高PSRR、超低噪声LDO

如ADM7150 超低噪声、高PSRR调节器一类的新型LDO实际上级联了两个LDO，因此，结果得到的PSRR约为各个级之和。这些LDO要求略高的裕量电压，但能够在1 MHz条件下实现超过60 dB的PSRR，较低频率下，PSRR可以远超100 dB。

图7 所示为一个5 V的ADM7150的噪声频谱密度，其负载电流为500 mA，裕量为800 mV。10 Hz至100 kHz范围内，输出噪声为2.2 μV rms。随着裕量降至600 mV，整流谐波开始显现，但当输出噪声升至2.3 μV rms时，其对噪声的影响很小。


图7. ADM7150噪声频谱密度（裕量为800 mV）

当裕量为500 mV时，可在12 kHz处明显看到整流谐波和峰值，如图8所示。输出电压噪声升至3.9 μV rms。


图8. ADM7150 噪声频谱密度（裕量为500 mV）

当裕量为350 mV时，LDO采用压差工作模式。此时，LDO再也不能调节输出电压，充当一个电阻，输出噪声升至近76 μV rms，如图9所示。只有FET的RDSON和输出端的电容形成的极点衰减输入噪声。


图9. ADM7150在压差模式下的噪声频谱密度

结论

现代LDO越来越多地用于清除供电轨中的噪声，这些供电轨通常通过可以在较宽频谱下产生噪声的开关调节器实现。开关调节器以超高的效率形成这些电压轨，但本身耗能的LDO既会减少噪声，也会导致效率下降。因此，应尽量降低LDO的工作裕量电压。

如前所述，LDO的PSRR为负载电流和裕量电压的函数，会随负载电流的增加或裕量电压的减少而减少，因为，在调整管的工作点从饱和工作区移至三极工作区时，环路增益会下降。

通过考虑输入源噪声特性、PSRR 和最差条件容差，设计师可以优化功耗和输出噪声，为敏感型模拟电路打造出高效的低噪声 电源。

在裕量电压超低的条件下，输入和输出电压的最差条件容差可能对PSRR形成影响。在设计时充分考虑最差条件容差可以确保可靠的设计，否则设计的具有较低的PSRR的电源解决方案，其总噪声也会高于预期。

参考文献

线性调节器Morita, Glenn. “可调节输出低压差稳压器的降噪网络。”《模拟对话》， 第48 卷第1 期，2014。
Morita, Glenn. “低压差调节器——为什么选择旁路电容很重要。” 《模拟对话》，第45 卷第1 期，2011。
Morita, Glenn. 低压差(LDO)调节器的噪声源低压差(LDO)调节器的噪声源。AN-1120 应用笔 记。 ADI 公司，2011

作者简介

Glenn MoritaGlenn Morita [glenn.morita@analog.com] 于1976年获得华盛顿州立大学电气工程学士(BSEE)学位。毕业后加入Texas Instruments 公司，期间参与研制旅行者号太空探测用红外分光仪。之后，Glenn一直从事仪器仪表、军用和航空航天以及医疗行业的装置设计工作。2007年，他加入ADI公司，成为华盛顿州贝尔维尤电源管理产品团队的一名应用工程师。他拥有25年以上的线性和开关模式电源设计经验，所设计电源的功率范围从微瓦到千瓦不等。Glenn拥有两项利用体热能量给植入式心脏除颤器供电方面的专利，以及另外一项延长外部心脏除颤器电池使用寿命的专利。闲暇时，他喜欢收集矿石、雕琢宝石、摄影和逛国家公园。