전자공학/전자회로

LDO

안녕 나의 20대 2024. 5. 21. 15:42
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LDO Low Dropout Regulator


 
LDO는 Low Dropout의 약자로, 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 강하(Dropout voltage)가 작은 리니어 레귤레이터를 말합니다. 일반적인 레귤레이터는 2V 이상의 전압 강하가 필요하지만, LDO는 1V 이하의 낮은 전압 강하에서도 안정적으로 동작할 수 있습니다.

LDO의 작동 원리

LDO는 기본적으로 OP AMP,Pass transistor,Feedback circuit 로 구성됩니다. OPAMP는 기준 전압과 출력 전압을 비교하여 Pass transistor 를 제어합니다. Feedback circuit 는 출력 전압을 감지하여 OPAMP에 전달하는 역할을 합니다. 이를 통해 LDO는 설정된 기준 전압과 동일한 출력 전압을 유지할 수 있습니다.

LDO의 장점

  1. 낮은 전압 강하(Dropout voltage) : 1V 이하의 낮은 전압 강하에서도 동작 가능하여 에너지 효율이 좋습니다.
  2. 낮은 출력 리플(Ripple) : 스위칭 손실이 없어 출력 전압이 매우 안정적입니다.
  3. 저렴한 비용 : 회로가 간단하여 제조 비용이 저렴합니다.
  4. 작은 노이즈 : 리플이 작고 EMI(전자기간섭)도 작아 노이즈가 적습니다.
  5. 우수한 과도 응답 : 부하 변화에 대한 과도 응답 시간이 빠릅니다.

LDO의 단점

  1. 낮은 효율 : 전력 손실이 있어 DC-DC 컨버터보다 효율이 낮습니다.
  2. 낮은 전압 변환비 : 입출력 전압 차가 제한적입니다.

 

LDO의 주요 용도

LDO는 저전력, 저노이즈, 고정밀도가 요구되는 RF, 아날로그, 혼성 신호 애플리케이션에 주로 사용됩니다.

  • 모바일 기기의 RF 회로
  • 오디오 증폭기
  • ADC, DAC 등의 데이터 컨버터
  • 이미지 센서 등

결론

LDO는 낮은 전압 강하에서도 매우 안정적인 출력을 제공하는 리니어 레귤레이터입니다. 비록 효율은 다소 낮지만, 저렴한 비용과 낮은 노이즈, 빠른 과도 응답 특성으로 인해 정밀 아날로그/RF 회로에 널리 사용되고 있습니다.

번외

vs DC-DC converter

 

효율의 경우 Drop되는 전압에 따라 다소 차이가 있습니다.

BCD공정, DC-DC Converter 설계 기술의 상당히 발전하여 DC-DC의 출력 ripple 전압도 상당히 작으며, ADC나 Image Sensor 등과 같이 VDD Noise가 치명적인 부분은 LDO를 사용하고 나머지는 DC-DC를 쓰지만 어디까지나 Spec이나 상황에 따라 다릅니다.

LDO의 경우 On-chip으로도 많이 사용됩니다.

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