低壓差穩壓器（Low Dropout Regulator，LDO）是一種在輸入電壓接近輸出電壓時仍能保持穩定輸出的線性穩壓器，廣泛應用于低噪聲、低功耗的電子設備中（如傳感器、RF模塊、MCU供電等）。測量LDO芯片的好壞需結合靜態參數測試、動態性能驗證及故障現象分析，以下是詳細步驟與注意事項：

一、測量前的準備工作

1. 工具與設備

• 數字萬用表（DMM）：用于測量電壓、電流、電阻（需具備二極管檔和毫安檔）。

• 可調直流電源：提供輸入電壓（范圍需覆蓋LDO的輸入電壓規格，如1.8V~5.5V）。

• 電子負載儀：模擬負載電流（可選，也可用固定電阻替代）。

• 示波器：觀察輸出紋波和瞬態響應（可選，用于動態性能測試）。

• 焊接工具：如需測試貼片LDO，需準備熱風槍或電烙鐵（注意防靜電措施）。

2. 安全注意事項

• 防靜電：LDO芯片對靜電敏感，操作前佩戴防靜電手環，使用防靜電工作臺。

• 極性確認：輸入（VIN）、輸出（VOUT）、接地（GND）引腳不可接反，否則可能損壞芯片。

• 電壓限制：輸入電壓不得超過LDO的最大輸入電壓（如AMS1117-3.3的最大輸入電壓為15V）。

二、靜態參數測試（無負載條件）

1. 輸入電壓范圍測試

• 步驟：

1. 將可調電源輸出調至LDO的最小輸入電壓（如AMS1117-3.3的最小輸入電壓為4.75V）。

2. 用萬用表測量VOUT引腳電壓，應穩定在標稱值（如3.3V±1%）。

3. 逐步增加輸入電壓至最大輸入電壓（如15V），觀察VOUT是否仍穩定。

• 合格標準：

• VOUT在輸入電壓變化范圍內波動<±2%（如輸入從5V升至12V，VOUT始終在3.23V~3.37V之間）。

• 若VOUT隨輸入電壓升高而顯著上升（如超過3.5V），說明LDO已損壞。

2. 輸出電壓精度測試

• 步驟：

1. 將輸入電壓調至LDO的典型工作電壓（如5V）。

2. 用萬用表測量VOUT引腳電壓，記錄讀數（如3.305V）。

3. 對比芯片手冊中的輸出電壓規格（如AMS1117-3.3的典型輸出為3.3V，容差±1%）。

• 合格標準：

• 輸出電壓在標稱值±容差范圍內（如3.3V±0.033V）。

• 若輸出電壓偏離標稱值>5%（如3.1V或3.5V），說明LDO可能損壞或存在外部干擾。

3. 接地連續性測試

• 步驟：

1. 用萬用表二極管檔測量GND引腳與電路板地（如金屬外殼或電源地）之間的導通性。

2. 正常應顯示低阻值（<0.5Ω），若顯示開路（OL）或高阻值（>10Ω），說明接地不良。

• 注意事項：

• 貼片LDO的GND引腳可能通過焊盤與PCB地連接，需確保焊點無虛焊。

三、動態性能測試（帶負載條件）

1. 負載調整率測試

• 步驟：

1. 將輸入電壓調至典型值（如5V），輸出接電子負載儀或固定電阻（如100Ω，對應負載電流33mA）。

2. 記錄初始VOUT電壓（如3.305V）。

3. 逐步增加負載電流至LDO的最大輸出電流（如AMS1117-3.3的最大輸出電流為1A），記錄VOUT變化。

• 合格標準：

• 負載電流從0增至最大值時，VOUT下降<±2%（如從3.305V降至3.27V）。

• 若VOUT下降>5%（如降至3.1V），說明LDO負載調整率差或已損壞。

2. 線性調整率測試

• 步驟：

1. 輸出接典型負載（如100Ω，33mA），輸入電壓從最小值逐步升至最大值（如4.75V→15V）。

2. 記錄VOUT隨輸入電壓的變化曲線（可用示波器或萬用表手動記錄）。

• 合格標準：

• 輸入電壓每變化1V，VOUT變化<±0.1%（如輸入從5V升至6V，VOUT變化<0.0033V）。

• 若VOUT隨輸入電壓線性上升（如輸入升1V，VOUT升0.1V），說明LDO線性調整率失效。

3. 輸出紋波測試

• 步驟：

1. 輸出接典型負載（如100Ω），輸入電壓調至典型值（如5V）。

2. 用示波器探頭（×10檔）連接VOUT與GND，觀察紋波波形。

3. 測量紋波峰峰值（Vpp），對比芯片手冊中的紋波規格（如<50mV）。

• 合格標準：

• 紋波Vpp<芯片手冊規定值（如AMS1117-3.3的典型紋波為10mV）。

• 若紋波>100mV，可能因LDO內部補償不足或外部電容選型不當。

四、故障現象與原因分析

1. 輸出電壓為0V

• 可能原因：

• 輸入電壓未接入（如VIN引腳虛焊或電源未開啟）。

• LDO內部短路（如輸出對地短路）。

• 保護電路觸發（如過流保護、過熱保護）。

• 排查步驟：

1. 檢查VIN引腳電壓是否正常（如應為5V，實測0V則電源未接入）。

2. 用萬用表二極管檔測量VOUT與GND之間的導通性，若顯示低阻值（<1Ω），說明輸出短路。

3. 斷開負載，重新上電測試，若仍無輸出，可能LDO已損壞。

2. 輸出電壓偏高或偏低

• 可能原因：

• 反饋電阻分壓網絡異常（如分壓電阻虛焊或阻值偏差）。

• LDO內部參考電壓源漂移（如老化或受潮）。

• 外部電容選型不當（如輸出電容ESR過高導致振蕩）。

• 排查步驟：

1. 檢查反饋電阻（如AMS1117-3.3的反饋電阻通常集成在芯片內部，無需外接）。

2. 更換輸出電容（如將10μF電解電容換為10μF陶瓷電容），觀察VOUT是否恢復。

3. 若問題依舊，可能LDO內部損壞，需更換芯片。

3. 輸出電壓波動或振蕩

• 可能原因：

• 負載瞬態變化過快（如數字電路開關噪聲）。

• 輸出電容容量不足或ESR過高（如使用1μF電容替代10μF電容）。

• LDO相位裕度不足（如補償電容缺失）。

• 排查步驟：

1. 用示波器觀察VOUT波形，若存在高頻振蕩（如1MHz），說明穩定性問題。

2. 增加輸出電容容量（如從10μF增至100μF）或降低ESR（如換用陶瓷電容）。

3. 在LDO補償引腳（如COMP）外接補償電容（如10pF），改善相位裕度。

五、進階測試方法（可選）

1. 瞬態響應測試

• 步驟：

1. 輸出接電子負載儀，設置為脈沖負載模式（如0A→1A，上升時間1μs）。

2. 用示波器觀察VOUT的瞬態跌落（Dropout）和恢復時間（Recovery Time）。

• 合格標準：

• 瞬態跌落<±5%（如從3.3V跌至3.135V），恢復時間<10μs。

2. 溫度特性測試

• 步驟：

1. 將LDO置于恒溫箱中，溫度從-40℃逐步升至85℃。

2. 在每個溫度點測量VOUT電壓，記錄變化曲線。

• 合格標準：

• VOUT隨溫度變化<±0.1%/℃（如溫度升10℃，VOUT變化<0.0033V）。

六、總結：LDO測試的核心要點

1. 靜態測試優先：先確認輸入電壓范圍、輸出電壓精度及接地連續性。

2. 動態性能驗證：通過負載調整率、線性調整率和紋波測試評估LDO的穩定性。

3. 故障定位：根據輸出電壓異常現象（0V、偏高/偏低、波動）逐步排查輸入、負載、電容及芯片本身。

4. 替代驗證：若懷疑LDO損壞，可用同型號芯片替換測試，快速確認問題。

進階建議：

• 對于關鍵應用（如醫療設備），選用AEC-Q100認證的LDO（如TPS7A4700），確保高可靠性。

• 使用LDO評估板（如TI的TPS7A8101EVM）進行快速測試，減少PCB設計風險。