低压降稳压器LDO工作原理详解-KIA MOS管

低压降稳压器原理

低压降稳压器LDO，即低压差线性稳压器，是一种在输入电压与输出电压压差很小的条件下能正常工作的稳压器。其核心作用是在电路中维持稳定的电压输出，即便在输入电压与输出电压差异较小的情况下也能保持高效工作。

LDO是一个微型的片上系统，它由具有极低在线导通电阻RDS(ON）的MOSFET电源调整管、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、输出过电流保护电路、过热保护电路、精密基准源、差分放大器、延迟器等专用晶体管电路集成在一个芯片上而成。

低压差线性稳压器的原理，首先是利用反馈机制来感知输出电压的变化。当输出电压偏离设定值时，LDO会通过调整其内部电路的工作状态来纠正这种偏差，从而确保输出电压的稳定性。其次，LDO采用线性调节方式，这意味着它的输出电压与输入电压之间保持线性关系，使得在输入电压波动时，输出电压能够得到有效的控制。

低压降稳压器LDO的结构和工作原理

LDO=low dropout regulator，低压差+线性+稳压器。

低压差：输出压降比较低，例如输入3.3V，输出可以达到3.2V。

线性：LDO内部的MOS管工作于线性电阻。

稳压器：说明了LDO的用途是用来给电源稳压。

以PMOS LDO为例：

LDO的内部通常由四个主要部件构成：分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路。

分压取样电路： 通过电阻R1和R2对输出电压进行采集；

基准电压： 通过bandgap（带隙电压基准）产生的，目的是为了温度变化对基准的影响小；

误差放大电路： 将采集的电压输入到比较器反向输入端，与正向输入端的基准电压（也就是期望输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大；

晶体管调整电路： 把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极（也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极），从而这个放大后的信号（电流）就可以控制晶体管的导通电压了，这就是一个负反馈调节回路。

LDO工作原理：

输出电压下降

首先，输出电压(Vout)就好比是供水系统最终提供给用户的水压。当因为一些原因（比如有更多的水龙头被打开，也就是负载变化，或者其他一些问题）导致输出电压(Vout)下降时，就好像是水压变小了。

电路中的两个串联分压电阻呢，就像是两个连着的 “小水管”，它们会把输出电压 “分” 一部分出来。当输出电压(Vout)下降时，这两个 “小水管” 两端的电压也会跟着下降，也就是 A 点的电压下降了。

与基准电压比较

A 点的电压就像是一个 “监测点” 的水压，它会和一个固定的 “标准水压”，也就是基准电压(VREF)进行比较。这个基准电压(VREF)是一个很稳定的电压，就像供水系统里有一个固定的标准水压值。

当 A 点电压下降后，和基准电压(VREF)一比较，就会发现有了差距。这时候，误差放大器就像是一个 “控制器”，它会根据这个差距来调整输出。因为 A 点电压下降了，所以误差放大器就会减小它的输出。

PMOS 管调节

误差放大器的输出连接着 PMOS 管的 G 极（可以把它想象成一个控制阀门）。当误差放大器减小输出时，PMOS 管 G 极的电压就会下降。

PMOS 管的 S 极电压(VS)是不变的，就像供水系统中某一段水管的压力是固定的。而 G 极电压下降后，G 极和 S 极之间的电压差(vert VGS)就会增加，这就好比是控制阀门的开合程度发生了变化。

这个电压差的变化会使得 PMOS 管的电流(ISD)增加，就像打开了更多的水管通道，让水流变大了。而这个电流(ISD)就是输出电流(Iout)的一部分，所以输出电流(Iout)就增加了。

输出电压回升

输出电流(Iout)增加后，就会让输出电压(Vout)上升，就像往供水系统里增加了水流，水压就会回升一样。

这样就完成了一次反馈控制，让输出电压(Vout)又回到了正常的电位，就像供水系统的水压又回到了正常状态一样。整个过程就是通过不断地监测、比较和调整，来保持输出电压的稳定。

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