Low-Dropout-Regler (LDO)

Ein Low-Dropout-Regler (LDO) ist ein linearer Spannungsregler, der in der Leistungsverwaltung verwendet wird, um eine stabile, rauscharme Ausgangsspannung für empfindliche elektronische Schaltungen bereitzustellen. Im Gegensatz zu Standard-Linearreglern kann ein LDO mit einer sehr kleinen Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung, der sogenannten Dropout-Spannung, arbeiten, was die Effizienz in batteriebetriebenen Geräten verbessert. Der LDO ist eine kritische Komponente in Power-Management-Einheiten (PMUs), wo er saubere Spannung für analoge, HF- und digitale Lasten liefert, die anfällig für Versorgungsrauschen und Spannungsschwankungen sind.

Der LDO verwendet einen Durchlass-Transistor (typischerweise MOSFET oder BJT), der durch eine Rückkopplungsschaltung gesteuert wird. Die Rückkopplungsschaltung vergleicht die Ausgangsspannung mit einer Referenz und passt die Leitfähigkeit des Durchlass-Transistors an, um eine konstante Ausgangsspannung trotz Änderungen der Eingangsspannung oder des Laststroms aufrechtzuerhalten. Die Dropout-Spannung ist die minimale Eingangs-Ausgangs-Differenz, die für die Regelung erforderlich ist; unterhalb dieser verliert der LDO die Regelung und die Ausgangsspannung folgt der Eingangsspannung abzüglich eines kleinen Abfalls.

Typische LDOs in dieser Verzeichniskategorie bieten Ausgangsspannungen von 1,2 V bis 5,0 V, mit festen oder einstellbaren Versionen. Der Ausgangsstrom reicht von 0,1 A bis 1,5 A maximal kontinuierlich. Die Dropout-Spannung beträgt 0,1 V bis 0,5 V bei Volllast. Die Leitungsregelung beträgt ±0,1 %/V und die Lastregelung ±0,5 %. Der Ruhestrom beträgt 0,01 mA bis 0,1 mA bei Leerlauf, was für die Batterielebensdauer wichtig ist. Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40 °C bis 85 °C. Der Eingangsspannungsbereich (absolute Maximalwerte) beträgt 2,5 V bis 6,0 V. Das Ausgangsrauschen beträgt 30 µVrms bis 100 µVrms über eine Bandbreite von 10 Hz bis 100 kHz. Die Netzunterdrückung (PSRR) beträgt 50 dB bis 80 dB bei 1 kHz. Ein gängiges Gehäuse ist SOT-23-5, andere Gehäuse sind verfügbar.

Materialien umfassen typischerweise Silizium-Halbleiter, Kupfer-Leadframes und Kunststoff-Verkapselung. Diese Werte sind Verzeichnis-Referenzbereiche; überprüfen Sie immer modellspezifische Spezifikationen und Normen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten vor der Beschaffung.

Der LDO arbeitet mit einem Durchlass-Transistor (typischerweise MOSFET oder BJT), der durch eine Rückkopplungsschaltung gesteuert wird. Die Rückkopplungsschleife vergleicht die Ausgangsspannung mit einer stabilen Referenz und passt den Widerstand des Durchlass-Transistors an, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom ändert, reagiert die Rückkopplungsschleife, indem sie die Leitfähigkeit des Transistors erhöht oder verringert. Die Dropout-Spannung ist die minimale Eingangs-Ausgangs-Differenz, die für die Aufrechterhaltung der Regelung erforderlich ist. Wenn die Eingangsspannung unter diese Schwelle fällt, tritt der LDO in den Dropout-Zustand ein und die Ausgangsspannung folgt der Eingangsspannung abzüglich der Sättigungsspannung des Transistors. Der Durchlass-Transistor dissipiert überschüssige Leistung als Wärme, daher ist ein thermisches Management wichtig.