电源电路设计-线性稳压器(LDO)-含AMS1117-3.3设计解析-编程阁

前言

LDO

LDO经典电路

LDO工作原理

LDO关键参数

AMS1117-3.3电路设计

关键参数

电容的选择

电源电路作为PCB设计的核心模块，其稳定供电是电路正常工作的基础条件。LDO（低压差线性稳压器）作为电源电路中常见的芯片类型，在项目复刻过程中经常被使用，但多数使用者对其原理了解不够深入。本文将系统阐述LDO的工作原理，并以AMS1117-3.3芯片为例进行详细设计解析。

LDO为低压差线性稳压器，用于将较高的输入电压稳定地转换为较低的输出电压。LDO电路其实特别简单，其优缺点有

优点

缺点

使用者其实只要找到芯片的对应手册，选择相应的电容即可。但对于其原理及其设计细节却一知半解。

LDO内部大致可分为四个模块：

串联调整管（Pass Element）：通常是一个P沟道MOSFET（PMOS）或PNP三极管。它串联在输入（VIN）和输出（VOUT）之间，充当一个受控的“可变电阻”阀门。
误差放大器（Error Amplifier）：系统的“大脑”，负责比较和放大信号。
基准电压源（Voltage Reference）：通常由带隙基准电路产生，提供一个极高精度、低噪声且几乎不受温度影响的参考电压（如1.25V）。
反馈分压网络（Feedback Network）：由两个电阻（R1和R2）组成，用于对输出电压进行采样

LDO工作流程：LDO的工作过程是一个不间断的“采样-比较-调节”闭环过程：

在选择和使用 LDO 时，需要关注以下几个关键参数：

压差 (Dropout Voltage)：维持正常稳压所需的最小输入输出电压差。这是 LDO 的核心指标，低压差意味着在电池供电设备中能更充分地利用电能。
电源抑制比 (PSRR)：衡量 LDO 抑制输入端噪声能力的指标，数值越高越好。
静态电流 (Quiescent Current)：在无负载时 LDO 自身消耗的电流。低静态电流对电池供电设备的续航至关重要。
输出噪声：LDO 自身产生的噪声大小。
热阻 (Thermal Resistance)：衡量芯片散热能力的参数，对于热管理设计非常重要。

通过上述参数我们可以得出以下结论：

不知道各位同学看过多少LDO，发现一个现象是，VIN不一定有电容，但VOUT一定有电容，可能有一个可能有两个，也可能是钽电容、独石电容甚至是电解电容。到底用什么搞得莫名其妙，就是一个抄。

电容目的：

VIN输入电容是非必须的，主要作用是滤波，VIN线路过来可能比较长，中间可能存在干扰，在VIN处接个电容的目的是使其电压稳定一点，有则更好，没有也可以。毕竟AMS1117-3.3本就没有规定输入电压的大小。
VOUT输出电容是必须的，核心目的是提供稳定的电压，LDO的特点就是输出电压稳定和低噪声，AMS1117-3.3本就规定输出电压要稳定在3.3V，在VOUT加入电容，利用电容的储能特性，可以很好稳定其输出电压。

可以看出二者其实差距并不是很大，只是VOUT是必不可少的，实际设计中根据具体的物理空间大小灵活调整

虽然说这么多，但电容的选择还是优先考虑数据手册，例如AMS1117-3.3指明输出电容为22uF的钽电容。但是其实我们根据其电容目的也可以直接设计为双电容结构，即输入和输出端分别用两个电容去滤波

速通LDO