/>影响超低I_Q LDO稳压器动态性能参数主要有两项因素。一是使用的技术节点。安森美半导体的大多数超低I_Q LDO采用的是先进的CMOS或BiCMOS技术，并提供针对低功耗、高速电源管理IC优化的特定工艺流程。虽然恰当的技术选择必不可少，但很明显的是，这还不能确保LDO稳压器具有良好的动态性能。确定最终性能的第二个关键是设计LDO时应用的设计技术，而这来自于此领域的设计经验。安森美半导体在这个领域拥有40多年的经验，最新世代的器件同时提供超低噪声、良好的电源抑制比(PSRR)及超低I_Q。为了详细阐明这一点，下文将探讨不同类型稳压器的动态性能。

为了改善恒定偏置(恒定I_GND) LDO较弱的动态性能，一些相对较新器件的接地电流与输出电流成正比例地变化。这样的LDO有如安森美半导体的NCP4681及NCP4624，两者的典型静态电流分别为1 μA和2 μA。图2显示了正比例I_GND LDO所使用的概念。这些器件被设计为在输出电流I_OUT > 2 mA时I_GND开始上升。这就确保LDO在轻载时的电流消耗实际上恒定，符合数据表中的I_Q规格。

为了同时提供极佳的动态参数及超低I_Q，最新代的安森美半导体LDO应用了称作“自适应接地电流”的技术。这些稳压器使用特殊技巧来在某种输出电流电平提升接地电流，而不会损及轻载能效。正因为此，终端应用可以提供良好的负载/线路瞬态、PSRR及输出噪声性能的优势。带自适应偏置技术的IC有如NCP4587/NCP4589及NCP702，I_Q分别为1.5 μA和9 μA。NCP702还在噪声方面进行了额外优化，100 Hz至100 kHz噪声带宽时的典型噪声仅为11.5 μV_RMS。它非常适合于为要求长电池使用时间及小方案尺寸环境中的敏感模拟及射频电路供电。

图6：带AE引脚的NCP4587/9 LDO电路图。     图7：带AE引脚的NCP4587/9 LDO电流。

在系统周期性地从休眠模式进入满额功率模式的应用中，AE引脚非常有用。如果这两种状态之间的过渡极快，就会遭受大的欠冲。虽然NCP4587/9与其它LDO相比具有极佳的负载瞬态响应，通过将AE引脚与微控制器(MCU) I/O线路(举例而言)连接并通过此I/O线路提前提示负载电流需求增加，就可以进一步优化欠冲。作为实际案例，许多GPS接收器芯片组配备了外部唤醒(WAKEUP)信号来提前提示GPS从休眠状态转换状态。信号通常连接至外部有源天线电源，也可以与为GPS芯片组供电的稳压器一起使用。通过这种方式，LDO稳压器在GPS从休眠模式过渡到满额功率模式之前就手动地设定为较高的接地电流消耗模式，从而提升动态性能。

 

静态电流差异及其对电池使用时间的影响

下面将更密切地审视数据表中的静态电流规格与实际测量结果的比较。在某些情况下，数据表中标明的数据可能会与实际测量值差异极大。我们将确定要查看的某些参数，从而避免电流消耗超出预计。

 

例如，我们可以考虑都带有自适应接地电流配置的两款极相似的LDO：典型I_Q为10 μA的NCP702及典型I_Q为11 μA的某LDO竞争器件。表2显示了I_OUT为0 μA时数据表静态电流值及I_OUT为10 μA和50 μA的实际接地电流消耗测量值。

LDO另一项很重要但又常常被轻视的参数就是LDO在进入压降条件下的接地电流消耗。在锂离子电池或锂聚合物电池供电的产品中，常见使用LDO来高能效地对电源稳压，产生3.3 V或3.1 V输出电压。然而，随着电池放电，电池电压衰减，LDO的输入电压V_IN可能接近输出电压V_OUT，到达LDO稳压器进入压降区的那个点。在这种情况下，市场上的大多数超低I_Q LDO将开始消耗明显高得多的接地电流，超出数据表中标出的值。图10所示的不同输入电压条件下的I_GND关系图可以说明这一点。

图10：I_GND vs. V_IN示例。

 

如图10所示，在压降区，LDO开始消耗多达100 μA电流。为了在功率敏感型应用中解决这个问题，建议增加带可调节迟滞特性的极低功率监控器，用于在负载移除后恢复电池电压。在某些迟滞特性不充足的情况下，带闩锁输出的其它电压检测器可能更适合。但这将导致需要使用按钮或来自电池充电控制器的信息来清除闩锁。

 

安森美半导体最新世代的超低I_Q LDO整合了集成压降条件检测器，可以防止低输入电压条件下接地电流上升。集成了这种理念的器件包括NCP702和NCP4681等。

 

小结：

传统上，改善LDO稳压器的电流消耗表示要损及动态性能。新的工艺技术及设计技巧带来像安森美半导体提供的系列超低静态电流LDO稳压器能够更好地结合低静态电流和动态性能。本文指出了设计人员在选择LDO时应该顾及的一些因素，包括密切注意LDO数据表，理解器件的具体工作特性，进行根据应用的关键要求选择适合的方案。

表3：安森美半导体超低I_Q LDO稳压器产品系列(*表示工作模式可藉AE引脚来选择)

 

供稿：安森美半导体

 

参考资料：

1、”A Guide to Choosing the Right Ultra-Low I_Q Low Dropout Linear Voltage Regulators”，安森美半导体应用注释，www.onsemi.cn/pub/Collateral/AND9089-D.PDF，安森美半导体

2、安森美半导体网站线性稳压器专区，www、onsemi、cn/PowerSolutions/parametrics、do?id=366