探秘低压差稳压器：电源设计里的电压调节利器
出处：网络整理 发布于：2025-06-05 15:27:15
什么是低压差稳压器
低压差稳压器（Low dropout regulator，简称 LDO ），也被称为低压差线性稳压器，是一种线性（IC）。通常情况下，输入与输出电压之间压差较小的稳压器，就被定义为低压差稳压器。
在实际应用场景中，当所需输出电压与输入电压不一致时，低压差稳压器便派上了用场。例如，若输入电压为 5V，而实际需要的输出电压为 3V，此时低压差稳压器就是一种简便且经济的稳压解决方案。
此外，位于 VIN 与栅极驱动电路之间的栅源电压（VGS），是精准控制驱动电路导通与截止状态的关键参数。
低压差稳压器是一种稳压器 IC
低压差稳压器属于稳压器集成电路（IC）的范畴。稳压器 IC 大致可分为两类：一类是能够将直流电压转换为符合需求的直流电压的 IC；另一类是可将交流电压转变为所需直流电压的 IC。
线性稳压器一般只能实现降压转换。其工作原理是通过调整自身元件（如）的工作状态，使其处于线性放大区，以消耗多余电压来实现输出电压的稳定。因此，输入电压必须始终高于输出电压，才能有足够的压差供线性稳压器进行调节。
什么是线性稳压器
作为一种稳压器 IC，线性稳压器的 MOS 管能够随着输入电压或输出电流的变化起到可变电阻的作用，从而保持输出电压稳定不变。
线性稳压器和开关稳压器的优缺点
在效率方面，线性稳压器的效率相对较低，介于 50%－80% 之间。这是因为它依靠调整晶体管消耗多余电压来稳压，电能大多以热的形式耗散。而开关稳压器的效率较高，可达 80%－95%。它通过高频开关晶体管及储能元件来转换电压，所以功耗更小。
在输出纹波方面，线性稳压器表现出色，输出纹波小，能够提供平滑的直流电压，非常适合为对电压稳定性要求高的模拟电路供电。开关稳压器的输出纹波较大，不过现代技术已经能够将其控制在一定范围内，常用于对纹波不太敏感的数字电路。
在负载响应速度方面，线性稳压器较快，能够迅速应对负载的变化。开关稳压器相对较慢，但通过优化，其响应速度也在不断提升。
在电路复杂性与成本方面，线性稳压器的结构简单，外部元件少，设计调试容易，成本较低，适用于对成本和空间要求较高的场景。开关稳压器的电路复杂，外部元件较多，设计调试要求和成本都较高，在大功率、高效率需求的场合具有明显优势。
在电磁干扰方面，由于线性稳压器没有高频开关动作，所以电磁干扰小，适用于对电磁兼容性要求高的环境。开关稳压器工作时产生的高频信号会带来电磁干扰，需要采取屏蔽和滤波等措施。
本篇我们深入了解了低压差稳压器的基本定义和特性。在下一篇中，我们将分享电子系统对低压差稳压器的要求，以及相应的解决方案。
关于东芝电子元件及存储装置株式会社，它是先进的半导体和存储解决方案的供应商。公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统 LSI 和 HDD 领域的杰出解决方案。东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。
与传统的线性稳压器相比，LDO 低压差线性稳压器具有独特的优势。传统的线性稳压器，例如 78XX 系列的芯片要求输入电压要比输出电压高 2 - 3V 以上，否则不能正常工作。而低压差稳压器能够在电源电压（输入端）与负载电压（输出端）之间保持微小压差，这使得它在很多对输入输出压差要求苛刻的场景中得到了广泛应用。在实际应用中，如何在系统中成功运用低压差稳压器是一个关键问题。低压差稳压器（LDO）能够在很宽的负载电流和输入电压范围内工作，为各种电子设备提供稳定的电源。例如，固定式低压差集成稳压器的典型产品有美国的稳压器（MC33269DT - 5.0G），它用于提供一种不随负载阻抗、输入电压、温度和时间变化而变化的稳定电源电压。总之，低压差稳压器是使输出电压稳定的重要设备，在电源设计中发挥着不可替代的作用。
低压差稳压器（Low dropout regulator，简称 LDO ），也被称为低压差线性稳压器，是一种线性（IC）。通常情况下，输入与输出电压之间压差较小的稳压器，就被定义为低压差稳压器。
在实际应用场景中，当所需输出电压与输入电压不一致时，低压差稳压器便派上了用场。例如，若输入电压为 5V，而实际需要的输出电压为 3V，此时低压差稳压器就是一种简便且经济的稳压解决方案。
在电路里，低压差稳压器的符号呈现为三端形。如图 1 所示，它具备三个端子：（1）输入电压（VIN）；（2）输出电压（VOUT）；（3）接地。
此外，位于 VIN 与栅极驱动电路之间的栅源电压（VGS），是精准控制驱动电路导通与截止状态的关键参数。
图 2 展示了东芝的几种低压差稳压器产品。从通用款到紧凑封装款，东芝低压差稳压器产品类型丰富多样，能够充分满足客户的各种高性能需求。
低压差稳压器是一种稳压器 IC
低压差稳压器属于稳压器集成电路（IC）的范畴。稳压器 IC 大致可分为两类：一类是能够将直流电压转换为符合需求的直流电压的 IC；另一类是可将交流电压转变为所需直流电压的 IC。
用于直流 - 直流（DC－DC）转换的稳压器 IC 又能进一步细分为线性稳压器和开关稳压器 （亦称 DC－DC 转换器 ）。
线性稳压器一般只能实现降压转换。其工作原理是通过调整自身元件（如）的工作状态，使其处于线性放大区，以消耗多余电压来实现输出电压的稳定。因此，输入电压必须始终高于输出电压，才能有足够的压差供线性稳压器进行调节。
什么是线性稳压器
作为一种稳压器 IC，线性稳压器的 MOS 管能够随着输入电压或输出电流的变化起到可变电阻的作用，从而保持输出电压稳定不变。
线性稳压器有两种基本形式，即串联稳压器和并联稳压器。顾名思义，串联稳压器是串联在电源和负载之间的稳压器，而并联稳压器则并联在电源和负载之间。低压差稳压器本质上是一种串联稳压器。
线性稳压器和开关稳压器的优缺点
线性稳压器和开关稳压器的特性各有优劣，如图 5 所示。
在效率方面，线性稳压器的效率相对较低，介于 50%－80% 之间。这是因为它依靠调整晶体管消耗多余电压来稳压，电能大多以热的形式耗散。而开关稳压器的效率较高，可达 80%－95%。它通过高频开关晶体管及储能元件来转换电压，所以功耗更小。
在输出纹波方面，线性稳压器表现出色，输出纹波小，能够提供平滑的直流电压，非常适合为对电压稳定性要求高的模拟电路供电。开关稳压器的输出纹波较大，不过现代技术已经能够将其控制在一定范围内，常用于对纹波不太敏感的数字电路。
在负载响应速度方面，线性稳压器较快，能够迅速应对负载的变化。开关稳压器相对较慢，但通过优化，其响应速度也在不断提升。
在电路复杂性与成本方面，线性稳压器的结构简单，外部元件少，设计调试容易，成本较低，适用于对成本和空间要求较高的场景。开关稳压器的电路复杂，外部元件较多，设计调试要求和成本都较高，在大功率、高效率需求的场合具有明显优势。
在电磁干扰方面，由于线性稳压器没有高频开关动作，所以电磁干扰小，适用于对电磁兼容性要求高的环境。开关稳压器工作时产生的高频信号会带来电磁干扰，需要采取屏蔽和滤波等措施。
本篇我们深入了解了低压差稳压器的基本定义和特性。在下一篇中，我们将分享电子系统对低压差稳压器的要求，以及相应的解决方案。
关于东芝电子元件及存储装置株式会社，它是先进的半导体和存储解决方案的供应商。公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统 LSI 和 HDD 领域的杰出解决方案。东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。
与传统的线性稳压器相比，LDO 低压差线性稳压器具有独特的优势。传统的线性稳压器，例如 78XX 系列的芯片要求输入电压要比输出电压高 2 - 3V 以上，否则不能正常工作。而低压差稳压器能够在电源电压（输入端）与负载电压（输出端）之间保持微小压差，这使得它在很多对输入输出压差要求苛刻的场景中得到了广泛应用。在实际应用中，如何在系统中成功运用低压差稳压器是一个关键问题。低压差稳压器（LDO）能够在很宽的负载电流和输入电压范围内工作，为各种电子设备提供稳定的电源。例如，固定式低压差集成稳压器的典型产品有美国的稳压器（MC33269DT - 5.0G），它用于提供一种不随负载阻抗、输入电压、温度和时间变化而变化的稳定电源电压。总之，低压差稳压器是使输出电压稳定的重要设备，在电源设计中发挥着不可替代的作用。
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