器件選型電源篇 LDO器件選型

2021-10-16 08:57:38 字數 3125 閱讀 7386

ldo即low dropout regulator,是一種低壓差線性穩壓器。這是相對於傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器,如78xx系列的晶元都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2v~3v,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v轉3.3v,輸入與輸出之間的壓差只有1.7v,顯然這是不滿足傳統線性穩壓器的工作條件的。針對這種情況,晶元製造商們才研發出了ldo類的電壓轉換晶元。

ldo是通過調整三極體或mos管的輸入輸出電壓差來實現固定的電壓輸出,基本元件是調整管和電壓參考元件,電壓轉換的過程是連續平滑的,電路上沒有開關動作。ldo電路的特點是輸出電壓紋波很小,帶負載能力較弱,轉換效率較低。

以下是元器件**ldo選購篩選條件:

 輸出配置:正,負,正或負;

 輸出型別:可調/可程式設計,可調,固定,固定/可調

 輸出通道數:1至4;

 最大輸入電壓:-40v至450v(典型值);

 輸出電壓(固定):1.2v,1.8v,2.8v,3.3v,4v,5v,12v等(典型值);

 輸出電壓(可調):0v至15v,0.8v至5v等;

 壓降(max):1.3v@800ma,1.6v@1a,[email protected]等;

 最大輸出電流:10ma至8a(典型值);

 工作電源電流(max):0.1ua至700ma(典型值);

 紋波抑制(psrr):18db(1khz),117db至56db(120hz至10mhz);

 工作溫度:0℃至70℃,-40℃至85℃,-65℃至150℃(tj)等;

 品牌/產地:ams,ti,st,adi,zlg等。

 包裝/方式:托盤,盒裝,管裝,編帶等。

ldo的輸入電壓範圍決定了最低的可用輸入電源電壓。器件資料手冊指標可能提供寬的輸入電壓範圍,但最小的輸入電壓vin必須大於vout+vdrop。需要注意,這與器件手冊中所給出的輸入電壓最小值無關。

例如器件ams1117-1.8,vdrop=1.3v@1a,因此最小輸入電壓典型值為3.3v,4v,5v。

在壓差模式下,調整元件作用類似於可變電阻,阻值接近於零,ldo無法調節輸出電壓,因此輸入電壓和負載調整率,精度,psrr和雜訊等引數無意義。壓差應盡可能小,以使功耗最小,效率最高,已知**中壓差最小為550nv@1a。

例如器件ams1117-1.8,vdrop=1.3v@1a,要求檢視最大電流對應的最小壓差。

輸出電壓是ldo的重要引數之一,ldo有固定輸出電壓和可調輸出電壓兩種型別。

固定輸出ldo使用比較方便,有廠家精密調整,精度很高,所以ldo建議選取固定輸出電壓,不選帶有adj功能能夠節省器件,降低干擾。但固定輸出電壓均為常用電壓值,不可能滿足所有的應用要求,是否選用帶有adj功能的ldo根據后級電路輸入電壓確定。

ldo的輸出電流有限,**提供ldo器件輸出電流在10ma至8a之間,要想保證8a輸出還有諸多限制條件,通常,輸出電流越大的ldo成本越高,為了降低成本, 一般確定好輸出電流iout後,至少留25%的裕量。

ldo的效率由接地電流和輸入/輸出電壓確定。如需獲得較高的效率,必須降低裕量電壓和接地電流。此外,還必須最大程度的縮小輸入和輸出之間的電壓差,輸入至輸出電壓差是確定效率的內在因素,與負載條件無關。

例如,採用5v電源供電時,3.3v的ldo的效率不超過66%,但當輸入電壓降至3.6v時,其效率將增加至91.7%。

ldo的工作溫度由環境溫度和結點溫度組成,由於ldo工作時會發熱,因此工作溫度超過環境溫度。

在器件手冊中,給出功耗pd與最大工作結溫tj(max),環境溫度及器件封裝型別有關,pd為(vin(max)-vout(min))x iout(max),其中:pd為最惡劣情況下的最大實際功耗,因此不能因為ldo帶載工作時在指定工作溫度範圍內燒壞。

不同封裝,其ldo的溫度效能是不一樣的,一般sot-23封裝發熱功率不超過0.3w,sot-89封裝發熱功率不超過0.5w。

ldo的輸入源往往存在許多干擾訊號存在,電源抑制比(psrr)反映了ldo對於這些干擾訊號的抑制能力,psrr越大輸出訊號受輸入源的影響越低。

想要選擇高的psrr的ldo時,取決於以下幾點:

在10hz至100khz的頻率範圍內,psrr取決於ldo的效能;

而在高於100khz的頻率範圍,psrr更多的則是受系統中無源器件的影響(使用建議的輸入輸出實際電容值,優化pcb不搬和接地儘量減少外部紋波的串擾);

ldo工作在接近壓差模式時沒有充分的空間來抑制輸入紋波訊號,也會降低psrr。

例如ldo前面的dc/dc的開關頻率時100khz,紋波大小在100mv,可以根據器件psrr特徵圖計算ldo之後的紋波大小。(如50db@100khz,ldo之後的紋波大小為0.3mv)

不同於psrr,輸出噪音是指ldo自身產生的噪音頻號,低噪音的ldo可以很好的降低ldo產生額外噪音,使輸出的電壓更加純淨。

*例如ams1117-3.3器件在10hz至10khz頻寬範圍內有0.005%vout的輸出噪音。因此在比較資料手冊指標時,給定的頻寬和工作條件是重要的考慮因素。

當負載電流變化緩慢時,一般ldo能夠保持輸出恆定不變,當負載電流快速變化時,輸出電壓就會隨之改變,輸出電壓的變化量決定了負載瞬態效能,這個值越小越好。

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