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選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本原則

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選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本原則

LDO 是一種線性穩(wěn)壓器,使用在其線性區(qū)域內(nèi)運行的晶體管或場效應(yīng)管(FET),從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。
1.選用LDO線性穩(wěn)壓器
當所設(shè)計的電路要求分路電源適配器具有下列特點時:
低噪聲、高紋波抑制;
占用PCB面積?。ㄈ缡謾C、手持電子產(chǎn)品);
電路電源適配器不允許使用電感器(如手機);
電源適配器需要具有瞬時校準和輸出狀態(tài)自檢功能;
要求穩(wěn)壓器低壓降、自身低功耗;
線路要求低成本和簡單方案。

此時,選用LDO線性穩(wěn)壓器是最合適、最實用、最方便、最經(jīng)濟的。

2.選擇LDO線性穩(wěn)壓器時需要考慮的基本因素
選擇LDO線性穩(wěn)壓器的基本要素包括輸入電壓范圍、預(yù)期輸出電壓、負載電流范圍以及其封裝的功耗能力。此外,接地引腳端電流IGND或靜態(tài)電流IQ、電源適配器波紋抑制比(或電源適配器抑制比)PSRR、噪聲及封裝等也是LDO線性穩(wěn)壓器選擇時應(yīng)關(guān)注的因素。
(1)輸入/輸出電壓差
輸入/輸出電壓的差值是LDO線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)之一。在保證輸出電壓穩(wěn)定的前提下,該電壓差越低,穩(wěn)壓器的性能越好,效率越高。反之,在確定LDO線性穩(wěn)壓器是否能夠提供預(yù)期輸出電壓時,需要進一步考慮其壓降。LDO線性穩(wěn)壓器出現(xiàn)的“壓降”是旁路元件(如PMOSFET)的RDS(ON)乘以負載電流。輸入電壓必須大于預(yù)期輸出電壓與特定壓降之和,即VIN>VOUT+VDROPOUT,就是輸出電壓等于輸入電壓減去旁路元件的RDS(ON)乘以負載電流。
LDO線性穩(wěn)壓器的最大優(yōu)點:滿載的跌落壓降一般小于500mV;輕載時的壓降只有10~20mV。

(2)低功耗設(shè)計
LDO線性穩(wěn)壓器自身存在的靜態(tài)電流,不容忽視。例如,電池供電時,為最大化電池的運行時間,應(yīng)選擇相對于負載電流來說,IQ極低的LDO線性穩(wěn)壓器。假設(shè),LDO線性穩(wěn)壓器供電時,IQ只增加0.02%的微不足道的電池消耗,那么在100mA負載情況下,采用200μA的IQ就比較合理。
由于電池的放電特性的差異性,某些情況下,壓降對電池壽命將產(chǎn)生決定性影響。例如,堿性電池放電速度就比較慢些,其電源適配器電壓在壓降情況下可以提供比NiMH電池更多的容量。因此,較低的IQ并不能始終保證長電池壽命。必須在IQ和壓降之間仔細權(quán)衡,以便在電池壽命期間獲得最大的容量,這才是最重要的。

(3)外圍的電容器
LDO線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路十分簡單,典型的LDO線性穩(wěn)壓器應(yīng)用時,需要添加額外的輸入和輸出電容器。選擇對電容器穩(wěn)定性方面沒有要求的LDO線性穩(wěn)壓器,可以降低尺寸與成本,另外某些情形甚至可省略這些電容。一般的做法是,選用較低等效串聯(lián)電阻(ESR)的電容器可提高PSRR、降低噪聲以及保持對負載變化的快速瞬態(tài)響應(yīng)能力,而不僅僅是提高電容容量的問題。從這方面講,可節(jié)約一定的成本。
VIN和VOUT的輸入和輸出濾波電容器,應(yīng)當選用寬范圍的、低等效串聯(lián)電阻、低價陶瓷電容器,使LDO線性穩(wěn)壓器在零到滿負荷的全部量程范圍內(nèi)穩(wěn)壓效果穩(wěn)定。一些LDO線性穩(wěn)壓器有一個Bypass附加腳,由它連接一個小的電容器,可以進一步降低噪聲。
電容器的選擇關(guān)系到設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量和成本,電容器的電容值、電介質(zhì)材料類型、物理尺寸、等效串聯(lián)電阻等這些重要參數(shù)都是設(shè)計工程師所要考慮的。在LDO線性穩(wěn)壓器的電路設(shè)計中,陶瓷電容器是最好的選擇,因為陶瓷電容器無極性并具有低的ESR,ESR的損耗典型值小于100mW。電容器的ESR對輸出紋波有重大影響,而ESR受電容器的類型、容量、電介質(zhì)材料和外殼尺寸影響,如常用的貼片電容器X7R電介質(zhì)是最好的,但使用成本略高,X5R電介質(zhì)較好,性能/價格比適宜,而Y5V電介質(zhì)較差,但成本較低。

(4)封裝與散熱
便攜式電子設(shè)備存在空間限制問題。選擇LDO線性穩(wěn)壓器時應(yīng)考慮LDO線性穩(wěn)壓器的散熱。負載大的LDO線性穩(wěn)壓器應(yīng)盡可能選擇散熱性能好的封裝,這樣有利于LDO線性穩(wěn)壓器性能的穩(wěn)定。

LDO的應(yīng)用非常簡單,很多LDO僅需在輸入端及輸出端各接一顆電容即可穩(wěn)定工作。在LDO的應(yīng)用中需要考慮壓差、靜態(tài)電流、PSRR等重要參數(shù)。在以電池作為電源的系統(tǒng)中,應(yīng)當選擇壓差盡量低的LDO,這樣可以使電池更長時間為系統(tǒng)供電,比如NCP600,NCP629等等。

總的來說,升壓是一定要選DCDC的,降壓,是選擇DCDC還是LDO,要在成本,效率,噪聲和性能上比較。

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| 發(fā)布時間:2019.06.21    來源:電源適配器廠家
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