LDO Dropout Voltage·PSRR 의미
LDO 레귤레이터 데이터시트를 보면 Dropout Voltage, PSRR이라는 항목을 자주 볼 수 있습니다.
두 값은 모두 LDO 성능을 판단할 때 중요하지만 의미는 전혀 다릅니다.
가장 간단하게 보면
Dropout Voltage = 정상적인 출력전압을 유지하기 위해 필요한 최소 입력·출력 전압차
PSRR = 입력전원의 노이즈가 출력으로 얼마나 적게 전달되는지 나타내는 지표
라고 이해하면 됩니다.
LDO란?
LDO는 Low Dropout Regulator의 약자로 입력전압을 일정한 낮은 전압으로 변환하는 선형 레귤레이터입니다.
예를 들어
5V → 3.3V
3.7V 배터리 → 3.3V
처럼 비교적 작은 전압차에서도 안정적인 출력을 만들어야 할 때 사용합니다.
DC-DC 스위칭 컨버터보다 구조가 단순하고 출력 노이즈가 낮은 제품이 많아
센서
아날로그 회로
ADC·DAC
RF 회로
MCU 전원
등에 널리 사용됩니다.
Dropout Voltage·PSRR 기본 차이
| 항목 | 의미 | 확인하는 이유 |
|---|---|---|
| Dropout Voltage | 최소 입력·출력 전압차 | 입력전압이 얼마나 낮아져도 출력 유지가 가능한지 |
| PSRR | 전원 노이즈 억제 능력 | 입력 리플·노이즈가 출력으로 얼마나 전달되는지 |
| IQ | Quiescent Current | LDO 자체 소비전류 |
| Load Regulation | 부하 변화에 따른 출력변화 | 출력 안정성 확인 |
Dropout은 주로 전압 여유, PSRR은 전원 품질과 관련된 항목입니다.
Dropout Voltage란?
Dropout Voltage는 LDO가 설정된 출력전압을 정상적으로 유지하기 위해 필요한 입력전압과 출력전압의 최소 차이입니다.
간단하게 표현하면
VDO = VIN – VOUT
입니다.
예를 들어 3.3V 출력 LDO의 Dropout Voltage가 0.2V라면 대략
VIN ≥ 3.5V
정도의 입력전압이 있어야 3.3V 출력을 정상적으로 유지할 수 있다는 의미입니다.
입력전압이 이보다 더 낮아지면 LDO가 정상적인 레귤레이션 상태를 유지하지 못하고 출력전압도 함께 떨어지기 시작합니다.
Dropout Voltage가 작으면 무엇이 좋을까?
Dropout Voltage가 작으면 입력전압이 출력전압에 가까워져도 사용할 수 있습니다.
예를 들어 배터리 전압이 점점 떨어지는 장비에서는 낮은 Dropout Voltage가 특히 유리합니다.
3.3V 출력을 만들 때
Dropout 0.5V → 최소 입력 약 3.8V
Dropout 0.15V → 최소 입력 약 3.45V
처럼 차이가 생길 수 있습니다.
따라서 배터리의 남은 전압을 더 오래 활용하려면 낮은 Dropout 제품이 도움이 될 수 있습니다.
Dropout Voltage는 항상 같은 값일까?
아닙니다.
Dropout Voltage는 특히 출력전류에 따라 달라집니다.
일반적으로 부하전류가 커질수록 내부 패스 트랜지스터의 전압강하도 증가하기 때문에 Dropout Voltage가 커질 수 있습니다.
데이터시트에는 보통
VDO = 200mV @ IOUT = 500mA
처럼 표시됩니다.
이는 출력전류가 500mA일 때 입력과 출력 사이에 약 200mV의 전압차가 필요하다는 의미입니다.
따라서 Dropout Voltage 숫자만 보지 말고 반드시 IOUT 조건을 함께 확인해야 합니다.
PSRR이란?
PSRR은 Power Supply Rejection Ratio, 즉 전원전압 제거비입니다.
입력전원에 포함된 리플이나 노이즈가 LDO 출력으로 얼마나 적게 전달되는지를 나타냅니다.
보통 단위는
dB
를 사용합니다.
예를 들어
PSRR = 70dB
라고 표시된 제품은 특정 주파수 조건에서 입력전원의 변동을 상당히 크게 억제할 수 있다는 의미입니다.
일반적으로 PSRR 값이 클수록 입력 노이즈를 잘 억제합니다.
PSRR은 주파수마다 달라진다
PSRR에서 가장 중요한 점 중 하나입니다.
PSRR은 하나의 고정된 숫자가 아니라 주파수에 따라 크게 달라집니다.
예를 들어 한 LDO가
100Hz에서는 80dB
10kHz에서는 65dB
1MHz에서는 35dB
처럼 주파수가 높아질수록 PSRR이 떨어질 수 있습니다.
따라서 데이터시트에서 PSRR 80dB라고 적혀 있다고 해서 모든 주파수에서 80dB의 억제성능을 가진다는 의미는 아닙니다.
반드시
PSRR 그래프
와
측정 주파수
를 확인해야 합니다.
PSRR 60dB는 어느 정도일까?
PSRR 60dB는 전압비 기준으로 입력 리플이 약 1/1000 수준으로 감소한다는 의미로 볼 수 있습니다.
예를 들어 특정 주파수에서 입력에
100mV의 리플
이 있고 PSRR이 60dB라면 이상적으로 출력에는 약
0.1mV
수준의 리플이 나타날 수 있습니다.
다만 실제 결과는 출력 커패시터, PCB 레이아웃, 부하조건, 입력·출력 전압차 등에 따라서도 달라질 수 있습니다.
Dropout과 PSRR은 서로 관계가 있을까?
관련이 있습니다.
LDO의 입력전압이 출력전압에 너무 가까워져 Dropout 영역에 접근하면 PSRR 성능도 나빠질 수 있습니다.
예를 들어 3.3V 출력 LDO에 입력전압을 3.4V만 공급하면 제품에 따라 정상적인 노이즈 제거 성능을 충분히 얻지 못할 수 있습니다.
따라서 저노이즈 전원설계에서는 단순히 LDO가 동작 가능한 최소 입력전압만 맞추기보다 PSRR을 확보할 수 있는 충분한 Headroom을 두는 것이 중요합니다.
PSRR과 Output Noise는 같은 것일까?
다릅니다.
PSRR
입력전원의 노이즈를 LDO가 얼마나 억제하는지 나타냅니다.
Output Noise
LDO 자체에서 발생하는 출력 노이즈를 나타냅니다.
즉 PSRR이 높은 제품이라도 자체 출력 노이즈가 반드시 가장 낮은 것은 아닙니다.
ADC, 오디오, RF처럼 노이즈에 민감한 회로에서는
PSRR
Output Noise
두 항목을 모두 확인하는 것이 좋습니다.
실제 데이터시트는 어떻게 읽을까?
예를 들어 다음과 같은 사양이 있다고 가정해보겠습니다.
VOUT = 3.3V
Dropout Voltage = 180mV @ 500mA
PSRR = 70dB @ 1kHz
이를 해석하면
Dropout 180mV
500mA 부하에서 입력전압이 출력보다 약 0.18V 이상 높아야 정상적인 레귤레이션이 가능
PSRR 70dB @ 1kHz
1kHz의 입력전원 리플을 약 70dB 억제하는 성능
이라는 의미입니다.
즉 3.3V 출력만 보는 것이 아니라 부하전류와 주파수 조건까지 함께 확인해야 합니다.
LDO 선택할 때 함께 볼 항목
실제 LDO를 선택할 때는 Dropout Voltage와 PSRR 외에도
입력전압 범위
출력전압
최대 출력전류
Quiescent Current
Output Noise
출력 커패시터 조건
열저항과 패키지
등을 함께 확인해야 합니다.
배터리 제품이라면 낮은 Dropout과 낮은 IQ가 중요할 수 있고, 아날로그·RF 회로라면 높은 PSRR과 낮은 Output Noise가 더 중요할 수 있습니다.
정리
LDO 데이터시트에서 Dropout Voltage와 PSRR은 서로 다른 성능을 나타냅니다.
Dropout Voltage = 정상 출력 유지에 필요한 최소 VIN-VOUT 차이
PSRR = 입력전원의 리플·노이즈 억제 능력
Dropout은 출력전류에 따라 달라지고, PSRR은 주파수에 따라 달라진다는 점이 핵심입니다.
따라서 LDO를 선택할 때는
VOUT → VIN → Dropout → 출력전류 → PSRR 주파수 특성 → Output Noise
순서로 확인하면 실제 회로에 적합한 제품인지 판단하기 쉽습니다.
참고자료
- Texas Instruments – LDO Basics: LDO의 Dropout Voltage, PSRR, Quiescent Current 및 선형 레귤레이터 주요 특성 참고.
- Analog Devices – Understanding Linear Regulators and Their Key Performance Parameters: Dropout, PSRR 및 출력 노이즈의 관계 참고.
- Microchip – Low Dropout Regulator Fundamentals: 부하전류에 따른 Dropout Voltage와 LDO 동작원리 참고.
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