Part 01、前言

LDO又叫低壓差線性穩(wěn)壓器，是嵌入式設(shè)計(jì)中的“穩(wěn)壓小能手”，而 Dropout Voltage，也就是壓差電壓是其核心參數(shù)之一。我發(fā)現(xiàn)很多人沒搞清楚壓差電壓和LDO輸入輸出的壓降的區(qū)別是什么？認(rèn)為壓差電壓=輸入電壓-輸出電壓，這樣理解的話就說明你不懂Dropout Voltage到底是什么！

今天咱們聊聊Dropout Voltage的定義、與壓降的關(guān)系、以及Dropout Voltage在LDO選型中的作用。

Part 02、Dropout Voltage是什么？和壓降是一回事嗎？

Dropout Voltage是指LDO能夠維持目標(biāo)輸出電壓Vout所需的輸入電壓Vin和Vout之間的最小電壓差。換句話說，如果Vin－Vout< Dropout Voltage，LDO就無法正常穩(wěn)壓，輸出電壓會(huì)開始下降，進(jìn)入“Dropout 模式"。

公式：

下圖是某個(gè)LDO的Dropout區(qū)域，當(dāng)Vin低于某個(gè)值時(shí)，Vout不再保持3.3V，逐漸下降。

那LDO輸入和輸出之間的壓降和DropoutVoltage的區(qū)別是什么？

壓降叫Voltage Drop，壓降是實(shí)際工作時(shí)Vin－Vout的差值，取決于輸入電壓和負(fù)載條件。比如Vin =5V、Vout =3.3V，壓降是1.7V。

Dropout Voltage是壓降的最小值，是LDO正常工作的“底線”。如果壓降小于Dropout Voltage,LDO就“撐不住"了。

所以二者的關(guān)系是：

·壓降≥Dropout Voltage時(shí)，LDO正常工作。

·壓降<Dropout Voltage 時(shí)，LDO進(jìn)入Dropout模式，Vout下降。

例子：

如果某個(gè)LDO的Dropout Voltage是0.35V（典型值)。目標(biāo)Vout =3.3V，則Vin ≥ 3.65V。如果 Vin=5V，壓降是1.7V，大于0.35V，LDO正常；如果 Vin=3.5V，壓降0.2V小于0.35V，Vout會(huì)掉到3.15V左右。

那如何理解Dropout Voltage的本質(zhì)呢？

LDO核心結(jié)構(gòu)包含一個(gè)運(yùn)放、參考電壓VREF、功率晶體管，比如PMOS和反饋電阻。運(yùn)放通過控制PMOS 的柵極電壓Vg，調(diào)節(jié)漏源電阻Rds，維持Vout。

Dropout的過程：

當(dāng)Vin逐漸降低，運(yùn)放試圖通過降低Vg，增大Vgs（Vgs=Vin－Vg)，使 PMOS更導(dǎo)通，減小Rds。但Vg最低到 GND 時(shí)，Vgs達(dá)到最大，Rds達(dá)到最小(即 Rds(on))，此時(shí):

這就是Dropout Voltage。

Part 03、Dropout Voltage在LDO選型中的作用

Dropout Voltage是LDO選型的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響效率、適用場景和可靠性。

1.確定輸入電壓范圍

Dropout Voltage決定了Vin的最小值：

比如用3.7V鋰電池輸出3.3V：

PMOS型LDO，VDropout = 0.1V，Vin(min）= 3.4V，電池電壓3.3V 時(shí)LDO已進(jìn)入Dropout模式，輸出下降。

如果采用標(biāo)準(zhǔn)NPN型，VDropout = 2V，Vin(min）= 5.3V，完全不適合。此時(shí)就需要選低Dropout Voltage的LDO更適合電池供電。

2.提高效率

Dropout Voltage越低，Vin可以更接近Vout，效率越高。功耗更低，散熱壓力小。

Part 04、注意事項(xiàng)

負(fù)載電流變化：Iout增大，DropoutVoltage升高，選型時(shí)按最大電流算。

溫度影響：高溫下 Rds(on）可能增大，Dropout Voltage 略升，留余量。

輸入電壓波動(dòng)：電池放電或電源波動(dòng)時(shí)，Vin可能接近Dropout點(diǎn)，選型要注意留有余量。

算準(zhǔn)Dropout Voltage，選對(duì)LDO，你的電路才能“穩(wěn)如老狗”！

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