一、LDO 稳压器的工作原理

LDO 是一种 线性稳压器，通过线性方式调节输入电压和输出电压之间的差值。它主要由以下几个部分构成：

• 带隙参考源（Bandgap Reference）：提供稳定的参考电压；

• 误差放大器（Error Amplifier）：将参考电压与反馈电压比较，并产生控制信号；

• 功率管（Pass Transistor）：控制输出电流的大小，关键器件；

• 反馈网络：检测输出电压并反馈给误差放大器；

• 补偿电路：提高系统稳定性和瞬态响应。

LDO 的关键性能指标包括：压差（Dropout Voltage）、静态电流（Quiescent Current）、负载调整率（Load Regulation）、线路调整率（Line Regulation） 等。

二、LDO 的压差与分类

2.1 什么是压差（Dropout Voltage）

压差是指 当LDO输出电流为最大时，输入电压与输出电压之间的最小差值。较小的压差可以使系统在较低的输入电压下仍能保持稳定输出，有利于延长电池寿命。

2.2 按功率管类型分类

三、PMOS LDO 与 NMOS LDO 的结构与工作差异

3.1 PMOS LDO 的结构与特性

结构原理： PMOS LDO 使用一个 P型 MOS 管作为功率传输器件，其源极接输入电压，漏极接输出端。

特点总结：

• 压差较低：因为PMOS导通时，源极电压高，Vgs接近零即可导通；

• 静态功耗低：PMOS只需较弱驱动，适合低功耗应用；

• 控制简单：不需要额外电荷泵或偏置电压；

• 带宽受限：由于PMOS迁移率较低，开关速度慢，瞬态响应一般；

• 效率在高电流时较差：导通电阻偏大，功耗上升。

应用典型： 便携式设备、传感器供电、低功耗IoT模块等。

3.2 NMOS LDO 的结构与特性

结构原理： NMOS LDO 使用 N型 MOS 管为功率管，源极接地，漏极输出。

特点总结：

• 驱动复杂：需将控制电压提高至Vin以上，通常需要引入电荷泵（Charge Pump）；

• 导通能力强：N型MOS的电子迁移率高，适合大电流应用；

• 带宽高，响应快：误差放大器的环路速度快；

• 压差较高：必须保持栅压大于源极压一定值，导致Dropout Voltage上升；

• 静态电流较高：电荷泵、偏置电路带来额外功耗。

应用典型： 电信系统、高性能芯片供电、大电流负载驱动场景。

四、PMOS LDO 与 NMOS LDO 详细对比分析

五、如何选择 PMOS LDO 还是 NMOS LDO？

选择LDO类型需结合实际系统需求：

• 注重低功耗、长续航 → PMOS LDO 更适合

• 追求快速响应、大电流驱动 → NMOS LDO 更合适

• 空间受限、无需复杂控制逻辑 → 选PMOS LDO

• 有足够输入裕量、容忍略高压差 → 选NMOS LDO

设计建议： 对于电池供电系统，PMOS LDO 是主流选择；而对于对电源响应速度要求高的通信模块或多电压供电芯片，NMOS LDO 是更优选。

六、实际应用场景分析

七、LDO 的发展趋势

随着对能效、尺寸和性能要求的提升，LDO 技术也在不断进步：

• 集成智能负载检测：实现自动负载调节；

• 低IQ技术：实现 <1μA 的静态电流；

• 动态压差调节：提升轻载效率；

• 多模式切换：支持HFM（High Frequency Mode）与LPM（Low Power Mode）动态切换。