LDO作为一种常用的器件,其原理是通过负反馈网络实现输出电压的设定。按输出是否可调,LDO可分为输出固定电压型和输出可调型。
- 输出固定型的LDO,其反馈通路被封印在芯片里面,FB(feedback)脚没有被引出露个脸,故不可调;
- 输出可调型LDO,其FB脚外露,可通过反馈电阻(分压电阻)的设定,实现输出电压的可调。

但有的场景,我们希望LDO的输出电压灵活可控,即不用更改硬件,通过数字信号即可进行控制,那该怎么办呢?
而这便是可编程LDO的概念,可编程LDO通过结合传统LDO和现代数字控制技术,为电子设计提供了更大的灵活性和更高的集成度,适合复杂的电子系统中对多路、可调电源的需求。
要想实现可编程LDO,我们可以除了使用可编程LDO芯片,也可以通过外部MOS控制传统LDO的反馈电阻,实现输出电压的简单可调,接下来简单介绍下。
可编程LDO芯片
在阅读手机PMIC datasheet时,通常能看到LDO可以通过寄存器配置的方式实现多种输出,如下图所示。这使得LDO能够为不同种类的负载供电,提升了设计的灵活性。

可编程LDO芯片的核心在于玩转反馈网络的分压比,或者改变基准电压,从而改变输出电压,具体可以归纳为以下几种方案:
1、数字电位器:
如下图,通过数字信号控制数字电位器Rpot的阻值,从而改变分压值,即可实现输出电压可调。

但这个方案成本高,而且数字电位器还需要考虑精度问题,不是一种理想的方案。
2、开关阵列
相比于数字电位器方案,开关阵列方案集成了经过激光修整的电阻,电阻的阻值可能不准,但电阻的比例可以做的很准,故总体上精度大大提升。通过数字控制信号(来自内部寄存器)即可切换不同的开关,从而改变分压比例,实现输出电压可调。

本方案YYDS,实际应用的较多。
3、DAC改变参考电压
除了改变分压电阻,我们还可以改变基准电压。如下图,在芯片内部集成了一个DAC,DAC输出一个可变的参考电压,代替原先固定的Vref。
改变DAC的数字输入值,就改变了目标电压。

但DAC亦会带来成本的显著提升,故用的也不多。
常规LDO+外部控制
除了专用的可编程LDO,我们也可以使用常规LDO,再外加一些控制器件,在反馈电阻上搞事情,让电源因反馈电阻的改变而输出不同的电压。
最简单的,我们可以通过增加一颗电阻和MOS,实现输出电压的调整,可输出两种电压。
1、NMOS控制低侧分压电阻
如下图,通过引入电阻R3+NMOS,便可以实现输出电压的可控,具体可输出两种电压。
- GPIO为低则NMOS关断,ADJ脚的下分压电阻为R2;
- GPIO拉高则NMOS导通,则R3对地存在通路,ADJ脚的下分压电阻变为R2//R3,从而调整输出电压。

2、PMOS控制高侧分压电阻
除了NMOS,我们也可以用PMOS,如下图,在R1上并联R3+PMOS,通过GPIO的控制,也可以实现输出电压的调整。
- GPIO配置为float时,PMOS关断,ADJ脚的上分压电阻为R1;
- GPIO配置为低电平时,PMOS导通,ADJ脚的上分压电阻为R1//R3。
但PMOS方案相比NMOS有不便之处,即不太方便使用高电平控制,这不太合乎使用习惯。如果配置GPIO为高电平,可能无法关断PMOS,假使GPIO输出1.8V,如果Vout远高于1.8V,则VGS为负压,如果又满足|VGS|>|VGS(th)|,则无法关断PMOS的。
所以NMOS方案用的较多,PMOS则要依现场环境而定。
