典型痛点：当电压“跳舞”系统会怎样？
- 手机电量告急时：屏幕忽明忽暗，触摸失灵，甚至重启丢失未保存的数据。
- 精密测试台上：万用表跳字、示波器虚影，只有 30 mV 的噪声就足以让 24-bit ADC 失真。
电压不稳，不仅让用户体验崩溃，也可能直接烧毁昂贵的仪器。于是，我们需要一位“稳压卫士”——LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）。
1. 什么是 LDO？一句话说清它的看家本领
LDO 用持续、线性的方式，把较高的输入电压 “削”成干净的低电压：
Vin ⟶ [LDO] ⟶ Vin – 150 mV ≈ Vout（典型值）
同时，它还能在 1 µs 量级内响应载流突变，对输入噪声和负载浪涌进行双重“净化”。在需要“毫伏级纹波”及“微安级静态电流”的场景，LDO 几乎是首选。
2. 杰出成绩单：LDO的身影在哪里出现？
- 消费电子：智能手机摄像头模组、TWS 耳机、可穿戴心率传感器
- 工业: 12-bit PLC 模拟量 I/O、电池储能的 BMS 电压采样
- 通信：从无线路由器的 RF 前端到 5G 基站的光模块
- 汽车：ECU 的 5 V 内核、摄像头 MIPI 供电，以及 ADAS 电源 rails
如果不考虑能量效率，工程师往往让 DC-DC 先行降压，再在关键节点用 LDO 进行二次滤波。这样既折中高转换效率，又确保“晶圆级纯净供电”。
3. 内部结构拆解：为什么说 LDO 像“智能水闸”？
- 误差放大器 ≈ 传感器：比较 Vout 分压与高精度基准。
- 功率晶体管 ≈ 闸口：PMOS/PNP 线性调节导通电阻。
- 反馈网络 ≈ 校准码盘：保证闭环增益恒定。
- 基准源 ≈ 海拔标高：哪怕 Vin 晃到 6 V，也不动摇 1.2 V 参考。
整个过程用一句话概括：采样→比较→放大→驱动→稳定。LDO 在每个时钟周期都会紧咬 Vref，偏差超过 5 mV 立即“纠偏”。
4. 低压差“究竟有多低”？
| Vout 需求 | LDO 压差 | Vin 最小可接受值 |
|---|---|---|
| 3.3 V | 150 mV | 3.45 V |
| 1.8 V | 95 mV | 1.895 V |
| 0.9 V | 65 mV | 0.965 V |
压差越小，意味着能从残压越来越低的锂电池榨出更多能量。这也是“超低-dropout LDO”成为可穿戴领域的明星关键词。
5. 外围密码：如何让一颗 LDO 奏响“静音协奏曲”？
5.1 输入/输出电容
选用 低 ESR 陶瓷电容；22 µF + 100 nF + 10 nF 三并联，可覆盖 100 Hz – 100 MHz 全频段去耦。输出电容不够或选型错误，会引起 180° 相位反转导致振荡。
5.2 EN（使能）脚
上拉至 Vin 时别用普通分压，改用小功耗 LDO 自带的精确上电序列，避免“先开后关”带来的浪涌。👉 实时在线工具帮你一键选型
5.3 反馈与采样
把分压电阻堆叠在芯片 2 mm 以内，走线靠近 FB 引脚，并用一侧地包线守护。业余选手最容易忽略的，是 feedback 引脚与 AGND 之间 1 pF 寄生会牺牲 15 dB 的 PSRR。
5.4 PSRR 的“三段论”让你不再踩坑
- 低频段（<1 kHz）：靠误差放大器增益堆到 100 dB，噪声直接成“静音”。
- 转折频段（1 kHz – 1 MHz）：输入前馈电容、零点补偿、提升环路带宽。
- 高频段（>1 MHz）：焊盘电感、走线天线效应来袭。末端需 共模 π 型滤波，“芯片电容 + 微型磁珠 + 0.1 µF 陶瓷片”是标准武器。
6. 版图实战：让 5 mil 走线变成 5 dB 噪声的关键
- 输入电容：贴芯片脚，宽 50 mil、长度 <3 mm。
- 功率地 & 模拟地星型合并：严禁串接，降低地弹。
- 反馈节点：长度 ≤2 mm，远离升压电感或 DC-DC 开关节点 ≥3 mm。
- 散热：每 1 A 推荐 ≥6 个 Ø0.3 mm 热过孔直插底层大铜面。温升每 10 ℃，器件寿命减半。
- 层叠策略：4 层板优于 2 层，地把敏感环路包裹起来，环路面积直接减半，EMI 降 15 dB。
7. LDO vs. DC-DC：一张图看清互补关系
| 维度 | LDO | DC-DC |
|---|---|---|
| 结构 | 线性闭环 | 开关降压/升压 |
| 效率 | ≈ Vout/Vin，压差越低越高 | 80–95%，与 Vin-Vout 无关 |
| 输出纹波 | 10 µVrms-1 mVpp | 5–50 mVpp（未滤波） |
| EMI | 无开关噪声 | 高频谐波需处理 |
| 面积 | 小 | 需电感/二极管占位大 |
现实中高频宽压差的 Wi-Fi 模块大概率先经 DC-DC 降压到 4 V，再用 LDO 二次降到 1.8 V/0.9 V，既省电又宁静。
常见问题解答 FAQ
Q1：LDO 能不能拿来升压？
不能。LDO 本质为线性调压，若 Vout>Vin 属反向导通，芯片会立即关断。升压请使用 Boost DC-DC。
Q2：输出电流超过额定值会怎样？
芯片进入恒流限流甚至热关断，错误解除前温度累积可达 150 ℃；若未设计散热裕量，LDO 终身报废。
Q3：同时并联两颗 LDO 翻倍输出可行吗？
理论可以实现电流合并，但需匹配输出电压并引入 Or-ing 二极管或负载均衡电路，否则回流会烧毁。
Q4：为什么我把 LDO EN 引脚悬空后，输出忽高忽低？
标准数字 EN 引脚拉高需 ≥1.2 V，悬空时处于高阻态，易受周边噪声干扰。必须上拉到 Vin 或加 RC 延迟。
Q5：PSRR 曲线表扬 90 dB，却测出 40 mV 纹波？
实测纹波往往由输出电容 ESL、走线电感、示波器地沿探头环流形成。绑定地探头、缩短地线，再量一次。
从原理到版图，再到外围参数，LDO 是低调却可靠的“幕后英雄”。掌握以上技巧，也就不再为几毫伏的纹波而失眠。