LDO 为忙乱的世界带来稳定

作者：WenLong Zhu - SLL 事业部

这个世界有时或许看似非常忙乱，但稳定性对于敏感的电子装置而言极为重要。想象一只鸭子正在穿越池塘，牠在水面以上的部分看似平静，但水面下的脚则有节奏地使劲划水。鸭子越用力地划水，就越快耗尽力气而需要停下来。电子电路也是如此，当稳压器为了维持稳定的电压而更努力地运作时，将耗用更多电力。因此，关键在于使用能全程充分利用可用电力的稳压器。

有越来越多的装置利用电池电力运作，物联网中就有许多这类装置。虽然这看似将减少对于稳压器的需求，但实际上并非如此，因为电池是不稳定的装置。电池通常宣称供应 1.5V，但实际上会供应 1.8V 一段时间，然后快速降低至大约 1.4V。对于侦测微电压区域变化的智能传感器而言，这些供电中的变化很容易形成误警报，更严重可能导致误触发。

低压差稳压器 (LDO) 在上述及其他许多应用中提供必要的稳定性。「压差」一词意指装置可承受的输入与输出电压之间的极小差异，超过时将会停止运作。由于上述性质，LDO 必须在内部经过压降，这表示电源必须高于稳压后的输出；LDO 需要摆动的空间以维持输出，这相当于在摄影机上使用稳定功能，其运作方式是藉由框取场景，并以相反于摄影机移动方向的方式在整体视野中移动视框。在后制编辑工具中也有相同的功能，但代价是视野会变小。如果摄影机大幅晃动，稳定后的画面将比拍摄到的场景小，但如果摄影机操作者的手很稳定，稳定后的画面就能接近拍摄到的场景。

同样的，电压差越小，稳压器的运作范围就越大，代表可使用更多的电池充电，为使用者提供更持久的体验。这也是 LDO 技术新的应用方式。

以等效电路而言，可将 LDO 视为电阻器网络，因为 LDO 通常使用内部 MOSFET 与负载，将供应电压分为两个部分：稳压后的输出以及剩余的其他部分。如所有电子工程师所知，使用电阻器网络做为分压器时，即使传送极低度的电流也很浪费电力，因此线性稳压器以缺乏效率而为人所知。显然，这不利于必须充分利用所有可用电力的任何应用，因此传统 LDO 很少用于超低功耗应用。另一方面，为此类应用而设计的低压差稳压器，其架构可降低内部损耗，代表其具有发挥极大效率的特性。所以此类低压差稳压器适用于许多应用，包括电池供电装置或必须持续运作的装置，例如家庭自动化装置、空调或智能电表。

以 AP7381 系列超低静态电流、低压差稳压器 IC 为例，其整合电压参考与误差放大器，并实作输出电压与电流限制。此系列还包括具有超低静态电流的版本，零负载时仅 2.5μA，因此非常适用于各种 USB 与便携设备。

AP7381 系列提供 2.8、3.3、5.0 及 7.0V 的固定输出电压，并可在高达 40V 的输入电压下运作。以 50mA 负载电流而言，电压差仅 500mV，但即使是 5.0V 稳压输出电压、输出电流 150mA 时，电压差通常也只有 1200mV。

要为混乱的世界带来稳定与宁静可能会令人筋疲力尽，但我们可以找到不浪费的优异解决方案。就像鸭子那样！