用于电池应用的集成线性稳压器的设计充满了困难的妥协。设计必须提供低工作电流以延长电池寿命，同时在有时嘈杂的环境中提供清洁，调节良好的电源。本应用说明描述了在保持低工作电流的同时提高对交流伪影抑制的技术。

挑战

小于250µA的稳压器工作电流限制了可用的增益带宽，使得诸如噪声、调节和电源抑制等规格难以实现。在便携式通信中，低差线性稳压器(ldo)为射频电路产生电源电压，在为合成器和压控振荡器(VCO)供电时，必须特别干净。为稳压器供电的电源通常包括叠加在直流上的宽带交流纹波。期望LDO拒绝这些工件。当LDO由开关调节器供电时，它必须能够处理超过300kHz的开关频率。设计人员希望在不增加LDO静态电流的情况下实现这些功能。

行监管

LDO数据表中有两个规格，涉及LDO拒绝输入电源上各种形式噪声的能力。它们是线路调节和电源抑制比(PSRR)。

线路调节测量LDO忽略输入电压变化的能力。数学上,

在实际中，线路调节是指以%/V(OUT)表示的调节器输出电压。当同一稳压器具有多个输出电压微调选项时，这尤其有用。

线路调节是一种稳态直流测量，是对稳压器零频率开环电流增益的测量。

电源抑制比

该规格是衡量稳压器在标称输入直流电压下抑制交流信号的能力。

PSRR在低频时达到最大值，并开始下降到1kHz至10kHz以上，这取决于调节器的设计。图1显示了MAX8867 150mA低噪声LDO的PSRR典型特性，图2显示了MAX1792 500mA LDO的PSRR特性。

修改调节器的基本抑制响应的唯一方法是在调节器的输入端增加一个外部网络。

外部网络

有三种方法可供选择:

1. 外部RC滤波器的一个或多个级联。额外的衰减增加了调节器的固有特性。串联电阻必须保持低电平，以尽量减少红外损耗和随之减少的调节器净空。这一限制要求与1欧姆至10欧姆电阻器一起使用大体积电容器。如果负载电流非常低(小于20mA)，那么RC滤波器是有用的。或者，如果有足够的电压净空和空间来散热，那么RC滤波器也可以适用于较大的负载电流。串联电阻的上限由稳压器的稳定性决定。设计人员假定输入电源的源阻抗较低。大于200欧姆的级数R进入危险区域。




单个RC的低通滤波器传输特性为




从拐角频率f =(2)开始，其衰减特性为-20dB / 10年π×RC)(1)。极限衰减由
并受所选电容器的ESR (R(ESR))的限制。

Rs和Cs相等的二阶级联低通滤波器的传输特性为




从拐角频率f =(2)开始，衰减特性为-40dB/ 10年π×RC)(1)。假设R(ESR) <<R。

单RC和级联RC滤波器的典型值范围为R = 1欧姆至10欧姆， C = 100µF至10µF。选择网络-3dB频率与稳压器PSRR特性相吻合。

图3a显示了单阶RC网络，图3b显示了级联二阶RC网络，它们都保护了一个线性调节器。







2. LC滤波器。使用这种滤波器的问题是在网络的输出(调节器的输入)缺乏固有阻尼。网络源阻抗过低。然而，稳压器的V(IN)端呈现出一个小电容并联的高阻抗。(当稳压器在恒定负载下远离差压时，当V(IN)变化时，其输入电流不变，为一阶。)在稳压器的输入处对LC网络进行临界阻尼，而在并联阻尼电阻中没有显著的直流损耗是不可能的。例如，串联10µH电感器与并联100µF电容器相结合，显示出5kHz的翻转频率。这种组合需要在网络输出(调节器输入)和地之间有一个临界阻尼电阻0.32欧姆。图4a说明了这个问题。







图4b显示了阻尼电阻及其与噪声输入电源源电阻的关系。




3. 一个额外的线性调节器。这种方法占用很小的PCB面积(例如，两个SOT23-5封装)，并且比其他方法需要最少的设计时间。串联使用两个线性稳压器可使任意给定频率下的PSRR加倍(假设稳压器相同)。这种方法的“惩罚”是降压电压加倍，并且需要额外的电容器。一个好的设计选择是在每个稳压器上共享电压降。两个MAX8867稳压器串联在100kHz时提供至少80dB的PSRR，并且总组件需要三个1µF陶瓷电容器，分别位于输入，输出和中间位置。图5显示了以这种方式级联的两个线性稳压器。

MAX8875 (LDO1)和MAX8867 (LDO2)在100kHz时提供低噪声输出和70dB的PSRR。所有电容均为1µF。

高输出电流稳压器保护

以前的例子和技术主要集中在低电流、单封装的ldo上。RC滤波器可以添加到高输出电流的LDO，以产生极好的结果，很少或没有额外的红外降。对于这种大电流LDO，热约束将串联功率晶体管置于主控制IC之外。控制IC的电源是主电流路径的一小部分。因此，控制IC的电源是添加RC纹波滤波的理想场所。

结论

在线性稳压器的输入端添加外部网络可以提高LDO的固有PSRR，特别是在高频时，低静态电流会损害LDO的高频PSRR。

在讨论的方法中，附加LDO是最通用的，在给定的小面积内封装更多的衰减，并且需要最少的设计时间。

对于只需要适度保护的低电流应用，RC滤波器方法具有成本竞争力，但需要在组件选择中仔细权衡。

对于大电流LDO控制器，在控制器输入电源上增加一个电阻可以非常有效地提高整个电路的PSRR。