超低静态电流LDO稳压器选择要点

为了同时提供极佳的动态参数及超低IQ，最新代的安森美半导体LDO应用了称作"自适应接地电流"的技术。这些稳压器使用特殊技巧来在某种输出电流电平提升接地电流，而不会损及轻载能效。正因为此，终端应用可以提供良好的负载/线路瞬态、PSRR及输出噪声性能的优势。带自适应偏置技术的IC有如NCP4587/NCP4589及NCP702，IQ分别为1.5 μA和9 μA。NCP702还在噪声方面进行了额外优化，100 Hz至100 kHz噪声带宽时的典型噪声仅为11.5 μVRMS。它非常适合于为要求长电池使用时间及小方案尺寸环境中的敏感模拟及射频电路供电。

图3：NCP702输出噪声密度。

三类超低IQ LDO动态性能比较

图4显示了上述三类超低IQ LDO的接地电流与输出电流对比图。比较中使用的所有LDO都具有在1 μA至1.5 μA之间的极相近静态电流规格。它们的接地电流与输出电流的相关关系大为不同。因此，这些稳压器的动态性能也差异极大。NCP4587作为自适应偏置LDO，其负载瞬态性能优势很明显。三款器件的瞬态幅度比较如图5所示。


AE引脚功能

另一值得提及可以用于改善超低IQ LDO动态参数的特性通常称作Auto-ECO(AE)功能(见图6)。将额外的AE引脚设为逻辑低电平时，用户可以将LDO稳压器配置为自适应接地电流超低IQ LDO。将AE引脚拉至高电平时，低输出电流时的接地电流消耗上升至约40 μA，实质提升从极轻载到高负载条件下的负载瞬态响应。在负载电流较大时，两种工作模式下IGND大致相等，动态性能基本没有差别。图7显示了AE引脚状态影响LDO稳压器的接地电流消耗。

图6：带AE引脚的NCP4587/9 LDO电路图。 图7：带AE引脚的NCP4587/9 LDO电流。

在系统周期性地从休眠模式进入满额功率模式的应用中，AE引脚非常有用。如果这两种状态之间的过渡极快，就会遭受大的欠冲。虽然NCP4587/9与其它LDO相比具有极佳的负载瞬态响应，通过将AE引脚与微控制器(MCU) I/O线路(举例而言)连接并通过此I/O线路提前提示负载电流需求增加，就可以进一步优化欠冲。作为实际案例，许多GPS接收器芯片组配备了外部唤醒(WAKEUP)信号来提前提示GPS从休眠状态转换状态。信号通常连接至外部有源天线电源，也可以与为GPS芯片组供电的稳压器一起使用。通过这种方式，LDO稳压器在GPS从休眠模式过渡到满额功率模式之前就手动地设定为较高的接地电流消耗模式，从而提升动态性能。

静态电流差异及其对电池使用时间的影响

下面将更密切地审视数据表中的静态电流规格与实际测量结果的比较。在某些情况下，数据表中标明的数据可能会与实际测量值差异极大。我们将确定要查看的某些参数，从而避免电流消耗超出预计。

例如，我们可以考虑都带有自适应接地电流配置的两款极相似的LDO：典型IQ为10 μA的NCP702及典型IQ为11 μA的某LDO竞争器件。表2显示了IOUT为0 μA时数据表静态电流值及IOUT为10 μA和50 μA的实际接地电流消耗测量值。

表2：安森美半导体NCP702及LDO竞争测量值与数据表值比较。

在NCP702的案例中，IOUT为10 μA时测得的IGND值与数据表中的IQ值极为接近。相比较而言，竞争器件在IOUT为10 μA时的实际IGND测量值要比数据表中的IQ值高出约49%。

静态电流的差异对电池使用时间到底有多大的影响？这个问题还不能简单而论，它跟LDO的具体终端应用有关。安森美半导体以使用LDO将电池电压向下转换并为负载提供电流的应用为例，基于NCP702和上述LDO竞争器件进行了测试比较。结果显示，在IOUT为40 μA的轻载条件下，NCP702节省能耗约20%。但较大负载时，由于LED接地电流相对于从电池吸收的输出电流较小，就没有明显的节省能耗优势了。

负载电流变化对电池使用时间的影响

LDO输出电流极少保持恒定，我们可以扩展研究范围，考虑负载电流变化的情况。通常在这类应用中，采用LDO稳压器供电的电路会在休眠模式与工作模式之间转换。例如，图8显示了占空比为10%的某应用的负载电流特性。负载在休眠模式下消耗40 μA电流，工作模式下电流消耗为100 mA。在输出电流为40 μA时，NCP702将增加11.1 μA的接地电流，故总电池电流为51.1 μA。相同输出电流时，LDO竞争器件增加的接地电流为21.4 μA，相应消耗的总电池电流为61.4 μA。两者之间相差20.2%。这表示在休眠模式下NCL704能节省电池电量消耗。图9显示的则是NCP702在不同占空比时能够节省的电池电量。

图8：负载电流特性示例 图9：不同占空比时节省的电池电量。

LDO进入压降区时的接地电流

LDO另一项很重要但又常常被轻视的参数就是LDO在