Part 01 前言
今天我們來聊聊低壓差線性穩壓器LDO的一個關鍵性能指標——線路調節率Line Regulation。它直接衡量了LDO在輸入電壓變化時保持輸出電壓穩定的能力,是評估LDO性能的重要參數。接下來我們將從原理、影響因素、計算方法到實際設計建議,全面剖析線路調節率。
Part 02 線路調節率是什么?為什么重要?
線路調節率Line Regulation是指在輸入電壓Vin發生變化時,LDO輸出電壓Vout的變化程度,通常定義為:
單位通常是mV/V或百分比%。比如,輸入電壓從5V變為6V(△Vin=1V),輸出電壓從3.3V變為3.302 V(△Vout = 2 mV),則線路調節率為2mV/V。
為什么重要?
在實際應用中,LDO的輸入電壓往往不是恒定的。比如,電池供電系統中,電壓會隨著電量下降而變化;或者在電源切換時,輸入電壓可能出現快速跳變。如果線路調節率差,輸出電壓會隨之波動,可能導致下游電路如MCU或傳感器工作異常。線路調節率好的LDO能有效“屏蔽”輸入電壓變化,保障輸出穩定。
需要注意的是線路調節率是一個穩態參數,反映了LDO在輸入電壓變化后的穩定輸出能力,與瞬態響應不同。瞬態響應關注輸入電壓快速跳變時的動態表現,而線路調節率則聚焦于穩態下的輸出偏差。所以我們在看LDO輸出精度時,要注意規格書給的精度到底是某個輸入電壓下的還是全電壓范圍下的精度哦!
LDO的控制環路是維持輸出穩定的核心,增加開環增益可以顯著改善線路調節率。開環增益越高,誤差放大器對輸入電壓變化的響應越靈敏,能更快調整輸出,減小△Vout。
Part 03 線路調節率和電源抑制比PSRR
線路調節率和電源抑制比 (PSRR)那有什么區別?是一個東西嗎?
PSRR衡量LDO抑制輸入電壓波動的能力,與線路調節率密切相關。
PSRR定義為:
PSRR越高,線路調節率越好。線路調節率關注輸入電壓的直流或低頻變化對輸出電壓的影響,反映的是LDO的穩態性能;PSRR關注輸入電壓中的交流噪聲或紋波在不同頻率下的抑制能力,反映的是LDO的動態性能。兩者測試的條件、關注的頻率范圍和性能指標完全不同。
如果一個LDO的線路調節率為0.01%/V,說明輸入電壓變化1V,輸出電壓變化僅0.01%,適合電池供電場景。如果一個LDO在1kHz頻率下的PSRR為60dB,說明輸入電壓的1V紋波在輸出端被衰減到1mV,非常適合抑制開關電源的噪聲。
輸出電容Cout和其等效串聯電阻ESR會影響瞬態響應,間接影響穩態下的線路調節率。較高的輸出電容和較低的ESR有助于改善瞬態響應,從而在輸入電壓變化后更快恢復到穩態。
如果規格書沒給線路調節率,只給了PSRR怎么辦?
50dB對應:
輸入變化△Vin = 0.9V,則:
因此,線路調節率為: