芯耀
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Part 01、前言
低壓差線性穩(wěn)壓器LDO是目前常見的電源管理IC，其性能直接影響電路的穩(wěn)定性。其中，負載調(diào)整率Load Regulation是衡量LDO在負載電流變化時輸出電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標。接下來我們深入分析負載調(diào)整率的定義、影響因素、計算方法。
Part 02、負載調(diào)整率是什么？為什么重要？
負載調(diào)整率Load Regulation是指LDO在負載電流變化時，輸出電壓的變化程度。它通常定義為：
負載調(diào)整率的單位通常為mV/mA或百分比%。例如，若負載電流從0mA 變化到100 mA（△Iout = 100 mA),輸出電壓從5V變?yōu)?.99 V（△Vout =-10 mV)，則負載調(diào)整率為-0.1 mV/mA。
負載調(diào)整率為什么重要？
在實際應(yīng)用中，負載電流往往會動態(tài)變化。例如，微控制器（MCU）在休眠模式和活躍模式之間切換時，電流需求可能從幾微安跳變到數(shù)百毫安。如果LDO的負載調(diào)整率差，輸出電壓會隨之大幅波動，可能導致下游器件工作異常甚至損壞。負載調(diào)整率是一個穩(wěn)態(tài)參數(shù)，反映了LDO在負載電流變化后穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出偏差，與瞬態(tài)響應(yīng)不同（瞬態(tài)響應(yīng)關(guān)注動態(tài)變化）。
Part 03、負載調(diào)整率的核心影響因素
1.控制環(huán)路的開環(huán)增益
LDO的控制環(huán)路是維持輸出穩(wěn)定的核心。增加開環(huán)增益可以顯著改善負載調(diào)整率。開環(huán)增益越高，誤差放大器對輸出電壓偏差的響應(yīng)越靈敏，能更快調(diào)整通過元件的電流，從而減小Vout。所以我們可以選擇高開環(huán)增益的LDO。
2.負載電流變化的幅度
負載電流變化△Iout 越大，對LDO控制環(huán)路的挑戰(zhàn)越大。負載電流從0到最大額定值的變化會導致輸出電壓出現(xiàn)最大偏差△V，這是負載調(diào)整率的最差情況。
3.通過元件的特性
LDO的通過元件（也就是MOSFET或雙極型晶體管）對負載調(diào)整率有直接影響。對于雙極型晶體管，靜態(tài)電流隨負載電流成比例增加，可能導致更大的輸出偏差；而MOSFET由于是電壓驅(qū)動器件，靜態(tài)電流相對恒定，負載調(diào)整率通常更優(yōu)。MOSFET型LDO的靜態(tài)電流隨負載變化較小，適合需要高負載調(diào)整率的應(yīng)用場景。
4.輸出電容和ESR
輸出電容Cout和其等效串聯(lián)電阻ESR主要影響瞬態(tài)響應(yīng)，但也會間接影響穩(wěn)態(tài)下的負載調(diào)整率。較大的輸出電容和較低的ESR有助于減小瞬態(tài)電壓變化，從而更快恢復到穩(wěn)態(tài)，間接改善負載調(diào)整率。
Part 04、實例分析
假設(shè)某LDO負載調(diào)整率為0.04mV/mA，輸出電壓Vout=5V(無負載時)。負載電流Iout從10mA變化到50 mA (△Iout = 50－10 = 40 mA)。輸入電壓Vin = 6V(保持恒定)。
△Vout = Load Regulation × △Iout=0.04mV/mA × 40mA = 1.6 mV
結(jié)果分析
負載電流從10 mA增加到50 mA時，輸出電壓會因負載調(diào)整率導致偏差 △Vout=1.6mV。因此，新穩(wěn)態(tài)下的輸出電壓為:
Vout,new= Vout -?△Vout = 5V - 1.6 mV = 4.9984V
負載調(diào)整率通常為正值，但△Vout的正負取決于負載電流增加或減少的方向。在這個例子中，負載電流增加，輸出電壓通常會略微下降（假設(shè)為負偏差)，數(shù)據(jù)手冊中一般已標準化為絕對值，這點需要注意。
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