LDO的类型及其工作原理

1、什么是LDO

LDO（Low Dropout Regulator），是一种低压差线性稳压器，所谓低压差是一个相对的概念，相对于传统的线性稳压器来说输入输出压差小。传统的线性稳压器，如7805芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作，在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v。在LDO的各种参数中Dropout Voltage是一个比较重要的参数，Dropout Voltage是指在特定负载条件下维持Vout输出变化率小于±1%的最小输入电压Vin与Vout的差值，当然不同公司的产品对dropout voltage定义略有不同，大同小异。

2、NPN型LDO

早期的LDO采用三极管设计并且使用NPN类型较多，如ASM117、LM317等，ASM117结构框图如下：

这种NPN类型LDO需要保证功率管的Vbe一定的压降，通过调整功率管的Vbe调节输出电压。但是这里有一个问题，Vb越高，三极管导通程度越大，Ve的电压就会越高，Vbe反而越小，随着Vb的提高，最后会(píng)衡到一个点。由于这个特点，导致NPN型号三极管的dropout voltage不会太小，例如ASM1117的dropout voltage大约在1.1V，虽然它也叫LDO。

3、PNP型LDO

还有另外一种设计，就是PNP类型LDO，这种设计能够做到比较小的dropout voltage，为什么能做到比较小的压差呢？这是PNP型三极管的特点导致的。Vb=Ve，即Vbe = 0的时候PNP三极管截止，逐渐减小Vb，Vbe增大，三极管导通能力增大，随着Vb的减小，Vbe增大，但Ve的电压不变，三极管的导通程度不会影响Vbe。所以能够做到很小的dropout voltage，例如下面的LT3041，在1A负载下，dropout voltage，最大值480mV。由于PNP型三极管导通电阻相对较大，因此大功率三极管类型LDO一般都是NPN型。

4、PMOS型LDO

这种类型的LDO和PNP型LDO类似，能够做到较小的dropout voltage，由于MOS的导通压降更小，因此dropout voltage比PNP型LDO更小。PMOS类型的LDO内部原理基本上都是以下拓扑结构。

5、NMOS型LDO

这种类型的LDO和NPN型LDO类似，能够做到较小的dropout voltage，由于MOS的导通压降更小，因此dropout voltage比NPN型LDO更小。由于相同条件下PMOS的导通电阻大于NMOS的导通电阻，所以NMOS类型的LDO比PMOS类型的dropout voltage更小。

NMOS LDO也有NPN型LDO类型的缺点，就是Vgs和导通程度相关，必须增加更高的偏置电压才行，所以部分NMOS类型LDO一般带有一个偏置管脚，有些芯片不带偏置但是为了方便使用，内部增加了泵压电路。如型号TPS73215，此型号LDO在最大负载250mA的情况下，dropout voltage最大只有150mV，典型值只有40mV，可以说非常小了。

总结：

目前市面上小功率的的LDO一般都是PMOS类型，NMOS类型由于需要额外的泵压电路才能获得更低的dropout voltage，设计复杂度高一些，成本也会高一些，但是压差可以做的更低。