Part 01 前言
今天我们来聊聊低压差线性稳压器LDO的一个关键性能指标——线路调节率Line Regulation。它直接衡量了LDO在输入电压变化时保持输出电压稳定的能力,是评估LDO性能的重要参数。接下来我们将从原理、影响因素、计算方法到实际设计建议,全面剖析线路调节率。
Part 02 线路调节率是什么?为什么重要?
线路调节率Line Regulation是指在输入电压Vin发生变化时,LDO输出电压Vout的变化程度,通常定义为:
单位通常是mV/V或百分比%。比如,输入电压从5V变为6V(△Vin=1V),输出电压从3.3V变为3.302 V(△Vout = 2 mV),则线路调节率为2mV/V。
为什么重要?
在实际应用中,LDO的输入电压往往不是恒定的。比如,电池供电系统中,电压会随着电量下降而变化;或者在电源切换时,输入电压可能出现快速跳变。如果线路调节率差,输出电压会随之波动,可能导致下游电路如MCU或传感器工作异常。线路调节率好的LDO能有效“屏蔽”输入电压变化,保障输出稳定。
需要注意的是线路调节率是一个稳态参数,反映了LDO在输入电压变化后的稳定输出能力,与瞬态响应不同。瞬态响应关注输入电压快速跳变时的动态表现,而线路调节率则聚焦于稳态下的输出偏差。所以我们在看LDO输出精度时,要注意规格书给的精度到底是某个输入电压下的还是全电压范围下的精度哦!
LDO的控制环路是维持输出稳定的核心,增加开环增益可以显著改善线路调节率。开环增益越高,误差放大器对输入电压变化的响应越灵敏,能更快调整输出,减小△Vout。
Part 03 线路调节率和电源抑制比PSRR
线路调节率和电源抑制比 (PSRR)那有什么区别?是一个东西吗?
PSRR衡量LDO抑制输入电压波动的能力,与线路调节率密切相关。
PSRR定义为:
PSRR越高,线路调节率越好。线路调节率关注输入电压的直流或低频变化对输出电压的影响,反映的是LDO的稳态性能;PSRR关注输入电压中的交流噪声或纹波在不同频率下的抑制能力,反映的是LDO的动态性能。两者测试的条件、关注的频率范围和性能指标完全不同。
如果一个LDO的线路调节率为0.01%/V,说明输入电压变化1V,输出电压变化仅0.01%,适合电池供电场景。如果一个LDO在1kHz频率下的PSRR为60dB,说明输入电压的1V纹波在输出端被衰减到1mV,非常适合抑制开关电源的噪声。
输出电容Cout和其等效串联电阻ESR会影响瞬态响应,间接影响稳态下的线路调节率。较高的输出电容和较低的ESR有助于改善瞬态响应,从而在输入电压变化后更快恢复到稳态。
如果规格书没给线路调节率,只给了PSRR怎么办?
50dB对应:
输入变化△Vin = 0.9V,则:
因此,线路调节率为: