LDO 的其中一個任務是保護下遊負載，避免因嚴酷的環境條件而損壞，例如因溫度偏移、電壓瞬態
、電源噪聲、電壓反向、電流浪湧以及 EMI 或 ESD 而被損壞。簡言之，其設計必須堅固可靠，並包含減輕環境影響所需的所有保護功能
，同時保護負載。很多低成本 LDO 線性穩壓器不包含必要的保護功能，因此無法起到保護作用，常常不僅引起穩壓器損壞

，還導致負載受損。

 

對於需要保護昂貴和敏感的負載而言，圖像傳感器係統就是一種典型的例子。圖像傳感器通常包含尖端、昂貴的數字 IC，這些 IC 獲取圖像，並將其直接轉換成數字圖像。兩種最流行的圖像傳感器是電荷耦合器件 (CCD) 和 CMOS 成像儀。諸如內窺鏡
、安防攝像頭等各種設備都包含圖像傳感器。

 

有些應用要求在通電和斷電時控製電源周期。在多軌係統中
，FPGA
、ASIC、DSP、微處理器以及其他數字 IC 要求多個電壓軌必須以特定順序啟動和關斷。否則，這些 IC jiuyoukenengsunhuai，huozhexitongdejiadianfuweiluojikenengchuxianewu。ruguomeiyouzhengquepaixu
，jiukenengchanshengzainanxinghouguo。duiyubixukongzhishuchuzhuangtaidexitongeryan
，rujunshi
、航空電子或航天等高可靠性係統都是非常典型的例子，尤其是如果需要電源電壓不斷循環接通和斷開時。

 

LDO 可以運用主動輸出放電功能來滿足係統的斷電要求，主動輸出放電功能可使 LDO 的輸出快速地放電
，而不必依靠 LDO 的負載或 LDO 的電阻分壓器給輸出放電。如果去掉輸入電壓，或者如果啟動關斷功能

，那麼具主動輸出放電功能的 LDO 可以由一個 NMOS kaiguankuaisuladishuchudianya。juzhudongshuchufangdiangongnengdeqijianzhizhuyaoyoushishi，duandianshi
，shuchuchuyuyizhizhuangtai。wulunfuzaizhuangtairuhe，zheleiqijiandeshuchushizhonganzhaoyuqikuaisufangdian。jiuguanduanshiyaoqiuzhunquedianyuanpaixudeyingyong (例如: 圖像傳感器和微控製器) 而言，
，能夠主動輸出放電是很重要。

 

 

低(di)壓(ya)降(jiang)壓(ya)型(xing)轉(zhuan)換(huan)和(he)穩(wen)壓(ya)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)多(duo)種(zhong)方(fang)法(fa)實(shi)現(xian)。開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)內(nei)以(yi)高(gao)效(xiao)率(lv)運(yun)行(xing)，但(dan)需(xu)要(yao)磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)才(cai)能(neng)工(gong)作(zuo)
，因(yin)此(ci)占(zhan)用(yong)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)。充(chong)電(dian)泵(beng) (或開關電容器電壓轉換器) keyonglaishixiangengdiyadezhuanhuan
，danshishuchudianliunenglishouxian
，erqiexuyaowaibudianrongqicainenggongzuohewending。diyachaxianxingwenyaqitongchangxiaolvjiaodi，danchanshengdezaoshengyejiaoxiao

，erqiegengyiyuyonglaishixianjiangyaxingyingyong。buguo，xiandaishejifangfahexinpianzhizaogongyiyijingshidiyachaxianxingwenyaqi (LDO) 能夠進一步深入降壓型應用領域了。現在，低壓差線性穩壓器具備超快瞬態響應
、低壓差電壓、低壓運行 (輸出通常低至 0.6V)
、大輸出電流能力

，以及能夠用單電源工作。

 

目前一代快速
、大電流
、低壓數字 IC (例如: FPGA、DSP、CPU 和 ASIC) 對於給內核及 I/O 通道供電的電源要求很嚴格。不過，從供電角度考慮，這些數字 IC 不bu夠gou穩wen定ding。傳chuan統tong上shang，一yi直zhi用yong高gao效xiao率lv開kai關guan穩wen壓ya器qi給gei這zhe類lei器qi件jian供gong電dian
，但dan是shi開kai關guan穩wen壓ya器qi可ke能neng有you潛qian在zai的de噪zao聲sheng幹gan擾rao問wen題ti以yi及ji瞬shun態tai響xiang應ying和he布bu局ju限xian製zhi。因yin此ci
， LDO作zuo為wei可ke以yi選xuan擇ze的de器qi件jian
，在zai這zhe類lei應ying用yong以yi及ji其qi他ta低di壓ya轉zhuan換huan係xi統tong中zhong，正zheng在zai找zhao到dao用yong武wu之zhi地di。由you於yu最zui近jin的de產chan品pin創chuang新xin和he功gong能neng增zeng強qiang，趨qu勢shi正zheng在zai改gai變bian
，新xin的de LDO 幾乎不需要在性能上做出折中。

 

 

大量工業標準線性穩壓器用單個電壓源以低壓差運行，但是大多數穩壓器不能同時提供電壓和輸出噪聲非常低的轉換 (輸出低至 0.6V)、很寬的輸入 / 輸出電壓範圍和廣泛的保護功能。PMOS LDO 能夠用單個電源以低壓差運行
，但是受到通路晶體管 VGS 特性的限製，輸入電壓不能很低。基於 NMOS 的器件提供快速瞬態響應，但是需要兩個電源來偏置該器件。NPN 穩壓器提供很寬的輸入和輸出電壓範圍，但是需要兩路電源電壓或較大的壓差。相比之下，PNP 穩壓器如果架構設計得當
，可以用單個電源實現很低的壓差、很高的輸入電壓、低噪聲和低壓轉換
，而且能夠提供可靠的保護。

 

隨著工藝技術節點的不斷縮小，現代數字 IC 需xu要yao以yi更geng低di的de電dian壓ya運yun行xing。就jiu很hen多duo現xian有you輸shu入ru電dian壓ya軌gui而er言yan
，以yi較jiao大da電dian流liu和he更geng低di的de輸shu出chu電dian壓ya運yun行xing意yi味wei著zhe，從cong線xian性xing穩wen壓ya器qi的de功gong耗hao會hui增zeng大da。增zeng加jia的de功gong耗hao直zhi接jie轉zhuan換huan成cheng了le熱re量liang。因yin此ci，需xu要yao采cai用yong最zui新xin封feng裝zhuang方fang法fa，以yi最zui大da限xian度du減jian少shao穩wen壓ya器qi內nei部bu的de溫wen度du上shang升sheng，並bing限xian製zhi應ying用yong的de熱re量liang問wen題ti。此ci外wai，能neng夠gou以yi低di壓ya差cha運yun行xing的de線xian性xing穩wen壓ya器qi (最大限度減小輸入和輸出電壓之差
，同時穩壓器保持對輸出的調節和穩定性) 可降低功耗
，因此減輕了熱量問題。

 

還有兩項挑戰是，需要高的電源紋波抑製比 (PSRR) 和低的輸出電壓噪聲。具高的電源紋波抑製比的器件很容易濾除和抑製來自輸入的噪聲
，產生幹淨、穩(wen)定(ding)的(de)輸(shu)出(chu)。此(ci)外(wai)

，在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)帶(dai)寬(kuan)上(shang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)噪(zao)聲(sheng)很(hen)低(di)的(de)器(qi)件(jian)對(dui)現(xian)今(jin)的(de)電(dian)壓(ya)軌(gui)是(shi)有(you)益(yi)的(de)，因(yin)為(wei)對(dui)現(xian)代(dai)電(dian)壓(ya)軌(gui)而(er)言(yan)
，噪(zao)聲(sheng)敏(min)感(gan)性(xing)是(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)因(yin)素(su)。大(da)電(dian)流(liu)
、低輸出電壓噪聲顯然是必要的性能要求。

 

有些工業 LDO 提供主動輸出放電功能

，以保護負載。不過
，現有解決方案僅在器件關斷時啟動。到現在為止
，還很難找到有“雙重”作用以主動輸出放電的電路設計，即是當輸入電壓被拉低時也可啟動該功能。

 

 

顯然，一個主動輸出放電的 LDO 應該具備以下特性：

 

•用單電源運行 (以易於使用)

 

•快速瞬態響應時間

 

•在很寬的輸入 / 輸出電壓範圍內工作

 

•能夠提供很大的輸出電流

 

•低輸出噪聲

 

•以非常低的壓差運行

 

•出色的熱性能

 

•在很寬的頻率範圍內有高的 PSRR

 

•主動輸出放電的電路具完整的雙重作用 ─ SHDN 或 VIN 被拉低時都有效

 

幸運的是
，淩力爾特公司最近推出了具主動輸出放電功能的 500mA LT3066 低壓差線性穩壓器，該器件具備上述所有必要的屬性。有些應用要求

，關斷時輸出狀態是已知的，LT3066 的設計滿足這種要求。其輸出始終按照預期快速放電，而不論負載處於什麼狀態。

 

LT3066 是一款高壓、低噪聲、低壓差電壓線性穩壓器，提供精準
、可編程的電流限製
，主動放電，一個電源良好標記
，以及更好的電源抑製比 (PSRR)。該器件提供高達 500mA 輸出電流，滿負載時壓差電壓為 300mV。LT3066 包含一個內部高壓 NMOS 下拉電路
，以在 SHDN 引腳被拉低或輸入電壓被斷開時給輸出電壓放電。對於啟動和停機時需要電源調節的應用 (例如: 高端成像傳感器或微控製器)
，這種快速主動輸出放電功能有助於保護負載。

 

LT3066 具很寬的 1.8V 至 45V 輸入電壓範圍
，輸出電壓在 0.6V 至 19V 範圍內可調。單個 REF/BYP 引腳電容器提供軟啟動功能，使該器件能夠在 10Hz 至 100kHz 帶寬內以僅為 25µVRMS 的低噪聲運行。輸出電壓容限隨電壓、負載和溫度變化為高度準確的 ±2%。另一個 INFILT 引腳電容器在 20kHz 至 1MHz 頻率範圍內，將 PSRR 改進 15dB 至 30dB，而在 1MHz 時 PSRR 達到了 60dB。

 

LT3066 采用小型、低成本
、最低 3.3µF 的陶瓷輸出電容器工作。該器件的 PWRGD 標記指示輸出處於穩定狀態。LT3066 用一個電阻器精確設定外部電流限製 (在整個溫度範圍內為 ±10%)。此外，LT3066 的內部保護電路包括電池反向保護
、電流反向保護、折返電流限製和過熱限製。主動放電電路提供安全工作區 (SOA) 折返功能，以保護下拉 NMOS
，使 OUT 電壓高於 6V
，並提供範圍很寬的 OUT 引腳絕對最大額定值：-1V 至 +20V。如圖 1 所示

，該器件具很寬的輸入和輸出電壓範圍、快速瞬態響應以及 64µA (工作時) 和 <3µA (停機時) 的低靜態電流，因此成為工業電源
、航空電子係統電源、汽車電源、需要最佳運行時間的電池供電型係統及儀器、以及需要提供廣泛保護的高可靠性電源之出色選擇。

 

圖 1：LT3066 典型應用原理圖及其功能

 

3.3V Supply with 497mA Precision Current Limit：具 497mA 精準電流限製的 3.3V 電源

 

WIDE VIN RANGE: 1.6V TO 45V：很寬的 VIN 範圍：1.6V 至 45V

 

IN：輸入

 

INFILT PIN AND CAP IMPROVE PSRR：INFILT 引腳和電容改善 PSRR

 

500mA PNP OUTPUT WITH ACTIVE OUTPUT DISCHARGE：500mA PNP 輸出，能夠主動輸出放電

 

OUT：輸出

 

WIDE VOUT RANGE: 0.6V TO 19V：很寬的 VOUT 範圍：0.6V 至 19V

 

CBYP LOWERS OUTPUT NOISE AND SOFT-STARTS VOUT：CBYP 降低輸出噪聲，並使 VOUT 實現軟啟動

 

圖 2 顯示，具備主動輸出放電功能的 500mA LT3066 與類似的 LT3065 (500mA
，沒有主動輸出放電功能) 相比的優勢。

 

圖 2：具備主動輸出放電功能的 LT3066 與 LT3065 的比較

 

ACTIVE OUTPUT DISCHARGE FOLDBACK：主動輸出放電折返

 

ACTIVE OUTPUT DISCHARGE：主動輸出放電

 

LT3065 有一個 10mA 負載，LT3066 僅由設定輸出電壓 (本例中為 10μA) 的電阻器分壓器加載。即使給 LT3066 的輸出加上了很輕的負載，由於該器件提供主動輸出放電功能
，所以輸出電壓也會快速放電。相比之下，LT3065 的輸出電容器僅由連至其上的 10mA 負載放電，放電速度慢得多。

 

就高於 7V 左右的輸出電壓而言，LT3066 實(shi)施(shi)主(zhu)動(dong)輸(shu)出(chu)放(fang)電(dian)折(zhe)返(fan)
，因(yin)此(ci)，用(yong)來(lai)主(zhu)動(dong)輸(shu)出(chu)放(fang)電(dian)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)之(zhi)驅(qu)動(dong)降(jiang)低(di)了(le)，這(zhe)可(ke)限(xian)製(zhi)該(gai)器(qi)件(jian)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv)。由(you)於(yu)產(chan)生(sheng)了(le)折(zhe)返(fan)，所(suo)以(yi)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)看(kan)到(dao)，LT3066 的 12V 波形從 12V 到 7V 的(de)放(fang)電(dian)速(su)度(du)不(bu)那(na)麼(me)快(kuai)。在(zai)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)很(hen)高(gao)和(he)使(shi)用(yong)大(da)型(xing)電(dian)容(rong)器(qi)時(shi)
，或(huo)者(zhe)萬(wan)一(yi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，使(shi)輸(shu)出(chu)短(duan)路(lu)至(zhi)很(hen)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)時(shi)，這(zhe)樣(yang)的(de)放(fang)電(dian)速(su)度(du)可(ke)以(yi)保(bao)護(hu) LT3066 免於損壞。

 

具(ju)備(bei)主(zhu)動(dong)輸(shu)出(chu)放(fang)電(dian)功(gong)能(neng)的(de)器(qi)件(jian)之(zhi)主(zhu)要(yao)優(you)勢(shi)是(shi)，器(qi)件(jian)關(guan)斷(duan)時(shi)，輸(shu)出(chu)處(chu)於(yu)設(she)定(ding)的(de)已(yi)知(zhi)狀(zhuang)態(tai)。輸(shu)出(chu)始(shi)終(zhong)按(an)照(zhao)預(yu)期(qi)快(kuai)速(su)放(fang)電(dian)，而(er)無(wu)論(lun)負(fu)載(zai)處(chu)於(yu)什(shen)麼(me)狀(zhuang)態(tai)。對(dui)停(ting)機(ji)時(shi)要(yao)求(qiu)精(jing)準(zhun)電(dian)源(yuan)排(pai)序(xu)的(de)應(ying)用(yong)而(er)言(yan)，這(zhe)種(zhong)特(te)性(xing)很(hen)重(zhong)要(yao)。

 

 

與 LT306x 係列中的其他器件相比，LT3066 通過 INFILT 引腳提高了 PSRR 性能。INFILT 引腳是一個單獨的輸入引腳，為誤差放大器和基準供電。這個引腳通過內部 140Ω 電阻器連至 IN 引腳。在 INFILT 引腳和地之間連入一個去耦電容器，就形成了一個 RC 濾波器
，以降低誤差放大器和基準的輸入電源紋波。在 INFILT 引腳上連接一個 0.47μF 去耦電容器，可在高於 10kHz 的頻率上使 PSRR 改進多達 30dB。如果不需要輸入濾波，那麼就將 INFILT 引腳連至 IN 引腳。圖 3 顯示了與 LT3065 相比，LT3066 PSRR 性能的改進。

 

圖 3：具 INFILT 引腳的 LT3066 與 LT3065 的 PSRR 比較

 

RIPPLE REJECTION：紋波抑製

 

FREQUENCY：頻率

 

完整的 LT306x 係列

 

不是所有應用都需要主動輸出放電以保護敏感負載
，也不是所有應用都要求輸出電流高達 500mA。因此，淩力爾特還開發了 LT306x 係列的另外 5 款器件，以提供一種富有吸引力的產品組合
，這個係列的器件具備以下特點：高輸入和輸出電壓、低壓差電壓、低輸出電壓噪聲性能
、廣泛的保護功能、快速響應以及很寬的 100mA 至 500mA 輸出電流。其中有的器件具備主動輸出放電功能
，有的器件則沒有這種功能。以下表 1 突出顯示了 LT306x 係列中各款器件之間的不同。

 

表 1：LT306x 係列 LDO 功能和特點一覽

 

 

新的電路設計方法和改進的芯片製造工藝豐富了基於 PNP 通路晶體管 LDO 的性能特點。淩力爾特等供應商提供的這類 LDO 具備可靠的保護功能、很寬的輸入和輸出電壓範圍、低輸出噪聲和快速響應，能夠用單個電壓源以低壓差運行。新的 LT306x 係列有 6 款器件，輸出電流範圍為 100mA 至 500mA，其中 3 款器件還提供新的完整雙重作用主動輸出放電功能，這種功能非常適合用在圖像傳感器和高可靠性係統中，以保護敏感、昂貴的負載
，同時實現精準的電源排序。