低压差线性稳压器的拓扑结构与应用

LP2951是SIipex公司推出的低压差线性稳压器系列产品，其最高输入电压为30V，最大输出电流为100mA。固定输出式的输出电压有 3种规格：＋5.0V、＋3.0V和＋3.3V。它具有静态电流小（仅为75μA）、输出电压精度高（±0.5%）、电压调整率及负载调整率高（可达±0.05%），低压差（满载输出时的压降为380mV）、低温度系数（20×10-6/℃）等优点。利用其故障标志输出端，可对输出电压进行监测，当LDO的输出电压降低或输入电压跌落时，可通过逻辑电路将LDO关断，起到电源复位的作用，特别适合采用电池供电的系统，如手机、便携式仪表、携式消费类电子产品及笔记本电脑。

图6  由两片LP2951CN构成的微处理器电源检测及辅助输出电路

由两片LP2951CN（IC1、IC2）构成的微处理器电源检测及辅助输出电路如图6所示。LP2951CN的输出电压为   ＋5V。IC1为主电源，UO1为主输出，给μP供电。IC2为辅助电源，UO2为辅助输出，可作为存储器的备用电源并给镍镉蓄电池（NiCad）充电。LP2951CN的SNS（SNSES）为检测端，UOT接内部取样电阻分压器的抽头，FB为反馈端。作固定输出时，应将FB端与UOT端短接。Error为故障标志信号输出端，当输出电压低于4.70V或输入电压低于     4.70V＋ΔU（ΔU代表压差）时，该端输出低电平信号。SD（Shutdown）为掉电控制端，接高电平时关断LP2951CN的输出。图中，VD1～VD4均为隔离二极管。该电路的特点是将IC2的SD端悬空，使IC2总处于正常接通状态；IC1则处于受控状态。从IC2的Error端输出的故障信号（低电平）有三种用途，一是作为早期报警信号，二是给微处理器提供复位信号，三是经过VT反相后从集电极输出（高电平），将IC1关断。R1为镍镉蓄电池的限流电阻，R2为Error端的上拉电阻。

低压差线性稳压器使用注意事项

· 使用低压差线性稳压器时不得超过芯片的最高输入电压（UIM）、最大功耗（PDM）、最高结温（TjM）等极限参数值。最大功耗PDM＝（UIM－UO）IOM。一般讲，芯片的封装尺寸越小，功耗越低。

· 输入电压必须大于预期的输出电压与输入-输出压差之和，即UI＞UO＋ΔU，否则低压差线性稳压器无法正常工作。

· 为延长电池使用寿命，应选择相对于负载电流而言，静态电流IQ较小的LDO。例如，为使IQ只增加0.02％的电池消耗，在100mA负载电流的情况下，采用IQ＝200μA的VLDO比较合理。需要注意在数据表中是如何对IQ规定的。某些器件是在室温条件下规定的，或只提供IQ与温度关系的典型曲线。必要时可实测IQ值。

· 输出电压的精度亦称允许偏差。线性稳压器的输出电压精度一般不超过额定值的±5%。对大多数应用而言，该精度已经足够了。有的新型稳压器通过对芯片进行激光修正，可使输出电压的精度达到±2%，甚至更高的指标。

· 由于输出电容是用来补偿LDO的，因此在选择输出电容器时应格外仔细。一般情况下，采用等效串联电阻（ESR）较低的大电容器，可提高电源抑制比，降低噪声电压并改善瞬态响应。但ESR过高或过低，也可能造成振荡。例如，1μF以上的大容量陶瓷电容器，ESR通常会很低（＜20mΩ），这几乎会使所有的LDO产生振荡。为避免发生振荡，可在陶瓷电容器上串联一只小电阻以增加ESR。若ESR过大，则LDO可能工作不稳定。ESR与温度有关，当温度低于10℃时ESR增加较快。铝电解电容器在低温时的ESR会显著增大，例如当温度从20℃降至－40℃时，铝电解电容器的ESR典型值可增加60～70倍，因此它不适合用作PNP型LDO的输出电容。推荐采用陶瓷电容器或钽电容器。陶瓷电容器的优点是价格低廉，ESR很低（约为10mΩ数量级），基本上不随温度而变化，故障模式一般为断路。钽电容器的漏电流小，高频特性及低温特性好，ESR约为100mΩ数量级，故障模式一般为短路，其价格较高，适用于VLDO。

· 手机、MP3、游戏机及多媒体PDA等便携式设备，适配300～500mA的LDO。为获得良好的音频质量，这种LDO在20Hz～20kHz的音频范围内应具有噪声电压低、电源抑制比（PSRR）很高的特性。

· 为满足精密电子设备的供电要求，应尽量减小LDO的输出噪声。LDO的输出噪声主要来源于基准电压电路，它所产生的噪声经过放大后送至输出端。影响LDO输出噪声的其他因素还有LDO内部放大器的极点、零点和输出极点，外部输出电容的容量、输出电容的等效串联电阻（ESR）及负载值。为降低基准噪声，可