什么是LDO的Line Regulation？在LDO電路設(shè)計(jì)選型時(shí)如何理解和計(jì)算？1200字搞定它

硬件那點(diǎn)事兒 06-07 09:30 156 閱讀 2 贊 3 收藏 0 評(píng)論

Part 01 前言

今天我們來聊聊低壓差線性穩(wěn)壓器LDO的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)——線路調(diào)節(jié)率Line Regulation。它直接衡量了LDO在輸入電壓變化時(shí)保持輸出電壓穩(wěn)定的能力，是評(píng)估LDO性能的重要參數(shù)。接下來我們將從原理、影響因素、計(jì)算方法到實(shí)際設(shè)計(jì)建議，全面剖析線路調(diào)節(jié)率。

Part 02 線路調(diào)節(jié)率是什么？為什么重要？

線路調(diào)節(jié)率Line Regulation是指在輸入電壓Vin發(fā)生變化時(shí)，LDO輸出電壓Vout的變化程度，通常定義為：

單位通常是mV/V或百分比%。比如，輸入電壓從5V變?yōu)?V（△Vin=1V），輸出電壓從3.3V變?yōu)?.302 V（△Vout = 2 mV)，則線路調(diào)節(jié)率為2mV/V。

為什么重要？

在實(shí)際應(yīng)用中，LDO的輸入電壓往往不是恒定的。比如，電池供電系統(tǒng)中，電壓會(huì)隨著電量下降而變化；或者在電源切換時(shí)，輸入電壓可能出現(xiàn)快速跳變。如果線路調(diào)節(jié)率差，輸出電壓會(huì)隨之波動(dòng)，可能導(dǎo)致下游電路如MCU或傳感器工作異常。線路調(diào)節(jié)率好的LDO能有效“屏蔽”輸入電壓變化，保障輸出穩(wěn)定。

需要注意的是線路調(diào)節(jié)率是一個(gè)穩(wěn)態(tài)參數(shù)，反映了LDO在輸入電壓變化后的穩(wěn)定輸出能力，與瞬態(tài)響應(yīng)不同。瞬態(tài)響應(yīng)關(guān)注輸入電壓快速跳變時(shí)的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，而線路調(diào)節(jié)率則聚焦于穩(wěn)態(tài)下的輸出偏差。所以我們?cè)诳碙DO輸出精度時(shí)，要注意規(guī)格書給的精度到底是某個(gè)輸入電壓下的還是全電壓范圍下的精度哦！

LDO的控制環(huán)路是維持輸出穩(wěn)定的核心，增加開環(huán)增益可以顯著改善線路調(diào)節(jié)率。開環(huán)增益越高，誤差放大器對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)越靈敏，能更快調(diào)整輸出，減小△Vout。

Part 03 線路調(diào)節(jié)率和電源抑制比PSRR

線路調(diào)節(jié)率和電源抑制比 (PSRR)那有什么區(qū)別？是一個(gè)東西嗎？

PSRR衡量LDO抑制輸入電壓波動(dòng)的能力，與線路調(diào)節(jié)率密切相關(guān)。

PSRR定義為:

PSRR越高，線路調(diào)節(jié)率越好。線路調(diào)節(jié)率關(guān)注輸入電壓的直流或低頻變化對(duì)輸出電壓的影響，反映的是LDO的穩(wěn)態(tài)性能；PSRR關(guān)注輸入電壓中的交流噪聲或紋波在不同頻率下的抑制能力，反映的是LDO的動(dòng)態(tài)性能。兩者測(cè)試的條件、關(guān)注的頻率范圍和性能指標(biāo)完全不同。

如果一個(gè)LDO的線路調(diào)節(jié)率為0.01%/V，說明輸入電壓變化1V，輸出電壓變化僅0.01%，適合電池供電場(chǎng)景。如果一個(gè)LDO在1kHz頻率下的PSRR為60dB，說明輸入電壓的1V紋波在輸出端被衰減到1mV，非常適合抑制開關(guān)電源的噪聲。

輸出電容Cout和其等效串聯(lián)電阻ESR會(huì)影響瞬態(tài)響應(yīng)，間接影響穩(wěn)態(tài)下的線路調(diào)節(jié)率。較高的輸出電容和較低的ESR有助于改善瞬態(tài)響應(yīng)，從而在輸入電壓變化后更快恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。

如果規(guī)格書沒給線路調(diào)節(jié)率，只給了PSRR怎么辦？