ADI 线性稳压器 LT3073 - 什么是 VIOC(电压输入输出控制)?

VIOC(Voltage Input-Output Control,电压输入 - 输出控制)是一种动态电源管理技术 ,核心是通过带 VIOC 功能的 LDO(低压差稳压器)实时调节上游降压开关稳压器的输出 ,使 LDO 的输入电压与输出电压的差值(压差)保持恒定 ,从而实现低噪声、高效率、高可靠性的电源系统。

VIOC 系统:LDO 与降压开关稳压器的 “协同闭环”

以ADI LT3073 举例:
VIOC 是 LT3073 等 LDO 的内置功能,通过输出控制信号调节上游开关器,维持 LDO 输入输出的恒定压差,优化噪声、PSRR 与功耗;


开关稳压器(Buck) + VIOC 控制型线性稳压器(LDO)” 电源系统 (图片来源于ADI)

这是一个 “开关稳压器(Buck) + VIOC 控制型线性稳压器(LDO)” 的两级电源系统 ,结合了开关稳压器的高效率 与 LDO 的 低噪声、高电源抑制比(PSRR) 特性,适用于对电源噪声敏感的场景(如射频电路、高精度模拟电路、高性能处理器供电等)。以下分模块解析:

一、上游:同步 Buck 转换器( LT8609

负责高效降压,将宽范围输入(3V~28V)转换为 LDO 的输入电压(VINLDO),同时接受 LDO 的 VIOC 信号动态调整输出。

  • 核心元件与引脚功能
    • 输入滤波:VIN 并联 50μF 电容,滤除输入电源纹波。
    • 开关节点(SW):连接 4.7μH 电感 ,通过电感储能 / 放能实现降压。
    • 自举(BST):串联 1μF 电容,为 Buck 内部高端 MOSFET 栅极提供驱动电压。
    • 反馈(FB):连接分压电阻(7.87kΩ + 2.26kΩ),同时接收 LDO 的 VIOC 信号,动态调节 Buck 输出电压。
    • 频率 / 软启动(RT/SS):外接 0.1μF 电容,设置开关频率(FSW = 1MHz)与软启动时间,避免启动冲击。
    • 输出滤波:电感后并联 47μF(×2)+ 10μF 电容,大幅抑制开关纹波,为 LDO 提供 “相对干净” 的输入电压。

二、下游:VIOC 控制型 LDO(LT3073)

通过VIOC 技术动态控制 Buck 输出,维持自身输入(VINLDO)与输出( VOUTLDO)的恒定压差,最终为负载提供超低噪声、高 PSRR的电源。

  • VIOC 的核心作用:LDO 内部实时监测 “ VINLDO - VOUTLDO” 的压差,通过VIOC 引脚输出电压信号到 Buck 的 FB 引脚,使 Buck 动态调整输出,最终让 LDO 的压差稳定在最优区间(图中注释显示压差约 0.2V~0.3V)—— 既避免 LDO 因压差过小,又防止压差过大导致功耗 / 噪声飙升。

  • 关键引脚与元件功能

    • VIOC:控制输出引脚,直接连 Buck 的 FB,是 “LDO→Buck” 的动态控制桥梁。
    • BIAS/BIASF:偏置电源引脚,VBias=5.5V,BIASF 并联 2.2μF 电容滤波,为 LDO 内部电路(含 VIOC 模块)提供稳定偏置。
    • IN:LDO 输入引脚,接收 Buck 的输出电压,电压范围由 VIOC 动态调节。
    • OUT/SENSE:输出与采样引脚,VOUTLDO可编程为 1.1V/1.15V/1.2V,并联 22μF 电容进一步滤除噪声,为负载提供纯净电源。
    • REF:参考电压引脚,并联 4.7μF 电容,稳定内部参考电压,强化输出噪声抑制能力。
    • IMON:电流监测引脚,外接 806Ω 电阻,将输出电流转换为电压信号(用于电流监测或过流保护)。
    • MARG/PG/EN:边际调整(微调输出电压)、电源良好指示(输出稳定时输出高电平)、使能控制(开关 LDO)。

VIOC系统优势与应用场景

  • 效率与噪声的平衡:Buck 负责 “粗降压” 实现高效率,LDO 负责 “精稳压” 实现低噪声,VIOC 则动态优化 LDO 压差,让两者优势最大化。
  • 适用场景:对电源噪声敏感的领域,如射频(RF)收发器、高精度 ADC/DAC、FPGA/DSP 核心供电、医疗仪器等。

简言之,这是一套通过VIOC 技术协同控制的 “高效 + 低噪声” 两级电源方案,兼顾了能量转换效率与电源纯净度。

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