Part 01 前言
LDO中文名叫低壓差線性穩壓器，它的核心原理是將輸入和輸出電壓差中“多余”的功率轉化為熱量散失，從而穩定輸出電壓。聽起來像是“燒電大戶”，但在電池供電或低壓差場景中，它卻是不可或缺的“省電小能手”。那LDO是如何將輸入和輸出電壓差中“多余”的功率轉化為熱量散失，從而穩定輸出電壓的呢？LDO的內部到底是NPN？PNP？PMOS？又或者是NMOS呢？
Part 02 LDO的原理
LDO的功耗來源于輸入輸出電壓差和輸出電流：
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Iout:輸出電流
這部分功率沒用在負載上，全被LDO內部的功率晶體管“燒"成熱量散掉了。比如Vin = 5V、Vout = 3.3V、Iout = 100mA:
0.17W的熱量得靠散熱設計帶走，不然LDO就“原地紅溫”，觸發保護關機了。
那么問題來了，這個LDO內部的功率晶體管到底是NPN？PNP？PMOS？又或者是NMOS呢？
Part 03 LDO內部的功率晶體管是什么？
事實上，LDO內部的功率晶體管用NPN，PNP，PMOS，NMOS的都有，各有各的優缺點，接下來就說說區別是什么。功率晶體管無論是用NPN晶體管還是用PNP晶體管，其導通壓差相比PMOS，NMOS都會更高，壓差高意味著什么呢？比如目標輸出電壓是3.3V，如果壓差電壓是2V，則Vin至少得是5.3V，輸出才能可靠的輸出3.3V，低溫的時候會更嚴重，這對于輸入電壓和輸出電壓比較接近的應用來說就沒法用了。
如果用PMOS管，漏-源阻抗低，壓差極低，因為壓差取決于RDS(on)和電流。比如PMOS的RDS(on) = 1Ω, Iout = 100 mA, 壓差:
目標輸出3.3V，Vin至少用3.4V即可，完美契合低壓差需求的應用。如果用NMOS管，柵極就需要通過電荷泵建立偏置電壓。PMOS柵極電壓是低驅，所以不需要，所以PMOS的驅動電路會比較簡潔，但是NMOS的內阻可以做的更小，通流能力會更強。以下圖為例我們講一下LDO的基本原理：
上面的電路圖顯示了一個典型的LDO結構：
輸入Vin和一個P溝道MOSFET，源極接Vin，漏極D接負載，柵極G由運放控制。運放的正輸入接參考電壓VREF，負輸入通過分壓電阻R1和R2采樣Vout，輸出控制MOSFET柵極。
輸出公式：Vout =VREF ×（1+ R1／R2），這就是目標輸出電壓。
當Vout偏低，比如負載電流增大或Vin下降，運放會嘗試調節MOSFET的導通狀態，維持Vout恒定。但壓差電壓從何而來呢？
當Vout低于目標值，比如Vout
理想情況下運放輸出Vg可以無限變負，Vgs無限增大，MOSFET的漏源電阻Rds趨近0，壓差Vin－Vout 理論上可以無限小。但是現實情況是運放輸出電壓不是無限的，有最低值（通常接近GND 或負電源）。當Vg達到這個極限時，Vgs 不再增大，Rds不再減小，此時Vin －Vout就是壓差電壓。