低壓降穩壓器（Low Dropout Regulator，簡稱LDO）是一種線性穩壓器，其核心功能是在輸入電壓和輸出電壓之間提供相對較小的壓差（即低壓降）的同時，為負載提供穩定的直流電壓。以下是LDO的工作原理詳細介紹：

一、LDO的基本結構

LDO主要由四個關鍵部分組成：

1. 參考電壓源（Reference Voltage）：

• 提供穩定的基準電壓，作為穩壓器輸出電壓的參考。

• 通常由帶隙基準源（Bandgap Reference）實現，能夠在較寬的溫度范圍內保持輸出電壓的穩定性。

2. 誤差放大器（Error Amplifier）：

• 比較參考電壓和反饋電壓，放大兩者之間的差異。

• 輸出信號用于調整調整管（Pass Transistor）的導通程度，從而控制輸出電壓。

3. 調整管（Pass Transistor）：

• 通常采用PMOS管，作為LDO的核心元件。

• 根據誤差放大器的輸出信號調整其導通程度，控制輸入電壓到輸出電壓的電流流動。

4. 反饋網絡（Feedback Network）：

• 由電阻分壓器組成，將輸出電壓的一部分反饋到誤差放大器的輸入端。

• 形成閉環控制系統，使輸出電壓穩定在設定值。

二、LDO的工作原理

1. 電壓比較與調整：

• 參考電壓源提供一個穩定的基準電壓VREF。

• 反饋網絡將輸出電壓VOUT的一部分（通常為VOUT/R1+R2×R2，其中R1和R2為反饋電阻）作為反饋電壓VFB輸入到誤差放大器的負輸入端。

• 誤差放大器比較VREF和VFB，放大兩者之間的差異，并輸出控制信號到調整管的柵極。

2. 調整管的作用：

• 調整管根據誤差放大器的輸出信號調整其導通程度。

• 當VOUT低于設定值時，誤差放大器輸出信號增強，調整管導通程度增加，允許更多電流從輸入流向輸出，從而提高VOUT。

• 當VOUT高于設定值時，誤差放大器輸出信號減弱，調整管導通程度減小，限制電流流動，從而降低VOUT。

3. 閉環控制：

• 通過反饋網絡和誤差放大器的閉環控制，LDO能夠實時調整輸出電壓，使其穩定在設定值。

• 這種閉環控制系統具有高精度和快速響應的特點，能夠有效抑制輸入電壓波動和負載變化對輸出電壓的影響。

三、LDO的關鍵參數

1. 壓差（Dropout Voltage）：

• 指LDO在正常工作時，輸入電壓與輸出電壓之間的最小差值。

• 壓差越小，LDO的效率越高，適用于輸入電壓接近輸出電壓的應用場景。

2. 靜態電流（Quiescent Current）：

• 指LDO在空載或輕載時自身消耗的電流。

• 靜態電流越小，LDO的效率越高，適用于對功耗有嚴格要求的應用場景。

3. 輸出噪聲（Output Noise）：

• 指LDO輸出電壓中的噪聲成分。

• 輸出噪聲越低，LDO對后級電路的干擾越小，適用于對噪聲敏感的應用場景。

4. 負載調整率（Load Regulation）：

• 指LDO在負載變化時輸出電壓的穩定性。

• 負載調整率越小，LDO對負載變化的適應能力越強，輸出電壓越穩定。

5. 線性調整率（Line Regulation）：

• 指LDO在輸入電壓變化時輸出電壓的穩定性。

• 線性調整率越小，LDO對輸入電壓變化的適應能力越強，輸出電壓越穩定。

四、LDO的應用場景

LDO因其低壓差、高精度和快速響應的特點，廣泛應用于各種需要穩定電壓的電子設備中，如：

• 便攜式設備：如手機、平板電腦等，對功耗和效率有嚴格要求。

• 電池供電系統：如無線傳感器網絡節點、可穿戴設備等，需要延長電池使用壽命。

• 精密模擬電路：如音頻放大器、數據采集系統等，對輸出電壓的穩定性和噪聲有嚴格要求。