LDOレギュレータ｜用語集｜T&Mコーポレーション

LDO（Low Drop-Out）レギュレータは、入力電圧と出力電圧の差が小さくても動作できるリニアレギュレータの一種です。日本語では「低損失タイプ」や「低飽和型」とも呼ばれます。

一般的なリニアレギュレータが動作に $2V \sim 3V$ 程度の電圧差（入出力電位差）を必要とするのに対し、LDOは数百 $mV$ 程度の低い電位差で安定した電圧を出力できるのが最大の特徴です。

1. 主な特徴とメリット

低ノイズ: スイッチング制御を行わないため、出力電圧にスパイクノイズが乗りにくく、通信機器やオーディオ回路など、ノイズを嫌うアナログ回路に適しています。
回路がシンプル: 基本的に入出力のコンデンサを追加するだけで動作するため、設計が容易で実装面積も小さく済みます。
低コスト: スイッチングレギュレータ（DCDCコンバータ）に比べて、安価な構成で実現可能です。

2. 動作の仕組み

LDOは、内部の基準電圧源と出力電圧を比較し、誤差増幅器（エラーアンプ）が制御素子（パス・トランジスタ）の抵抗値をリアルタイムで調整することで、一定の電圧を維持します。

一般的なリニアレギュレータは「ダーリントン接続」のトランジスタを使用するため電圧降下が大きくなりますが、LDOは PチャネルMOSFET や PNPバイポーラトランジスタ を使用することで、スイッチがほぼ全開に近い状態でも動作できるように設計されています。

3. デメリットと注意点

エネルギー損失（発熱）: 入出力の電圧差はすべて「熱」として消費されます。
- 損失 P = (Vin - Vout) X Iout
- 電圧差が大きい場合や電流が多い場合は、非常に大きな発熱を伴うため、ヒートシンクなどの放熱対策が必要です。
効率: スイッチングレギュレータに比べると、電圧差が大きい場合の効率は著しく低下します。
発振の可能性: 出力コンデンサの容量やESR（等価直列抵抗）の条件によっては、動作が不安定になり発振することがあります。データシートで推奨されるコンデンサの選定が重要です。

4. 活用例

スマートフォン・ウェアラブル機器: バッテリー電圧が低下しても安定した電圧を供給し続ける必要がある回路。
RF（無線）回路: 5G/Wi-Fiなどの通信モジュールにおけるクリーンな電源供給。
センサー電源: 微小信号を扱う高精度センサーのノイズ低減。

効率を重視するメイン電源には「スイッチングレギュレータ」を使い、その後の各チップへの供給やノイズに敏感な箇所に「LDO」を配置して電圧を整える、といった使い分けが一般的です。

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