LDO电路原理及设计要点 |
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一、LDO介绍和分类
•
LDO
即
Low-dropout Regulator
,是一种低压差线性稳压器,能在输入电压与输出电压压降很小的条件下工作
。
•
LDO
包括分立元器件搭的
LDO
电路及集成
LDO
芯片两种。
•
LDO
是一个自耗很低的微型片上系统
(
SoC
)
。
LDO
按其静态耗流来分,分为
OmniPowerTM
/
MicroPowerTM
/
NanoPowerTM
三种产品。
![]() ![]() 所设计的电路要求分路电源具有下列特点时: 1) 低噪音、高纹波抑制; 2) 占用PCB板面积小(如手机、手持电子产品); 3) 电路电源不允许使用电感器(如手机); 4) 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能; 5) 要求稳压器低压降、自身低功耗; 6) 线路要求低成本和简单方案; 此时,选用LDO是最确当、最实用、最方便、最经济的。 四、LDO主要参数 1、压差 • 压差是 LDO 线性稳压器最重要的参数 。 LDO 线性 稳压器的压差 电压是指 系统能够调节,使输出稳定在期望输出的最小输入电压和输出电压值差。此时,输入电压将是系统能够调整地最小输入电压,比这更小的电压,输入与输出将成线性关系下降。。 • 德州仪器( TI )电 压差定义为输出电压较其标称值跌落 2 %的输入、输出电压的 差值。其它 的 如美 信( Maxim )、圣 邦微电子 (SGMC) 电压差定义为输出电压较其标称值小于 100mV 时的输入、输出电压的 差值。 2、静态电流 • 静态电流(或称地电流)是指调整器输入和输出电流之间的差;一个高效率的调整器,其静态电流必须足够小。 • 静态电流由参考源、采样电阻或误差放大器的偏置电流和调整管的驱动电流组成,它不提供输出 功率 。 • 静态 电流的大小主要由调整管、电路的拓扑结构和环境温度等因素决定 。 • 静态电流定义为:![]() ![]() 待机电流是指带有使能信号的LDO,当该信号关闭的时候LDO消耗的电流。参考电压和误差放大器同样也处于不供电的状态。可以进一步减小功耗。 ![]() •输入电压变化的最坏情况发生在电路的上下电过程。 •负载调整率是指在输入电压不变的条件下,负载发生变化时对输出电压的影响,即输出变化量与负载电流变化量的比值: •输出负载变化的最坏情况发生在负载电流从0增加到最大额定值,或者反过来变化。 7、电源噪声抑制比 • 电源 噪声抑制比也被叫做纹波抑制 比,是 衡量 LDO 对输入电压电源变动抑制的一种 能力,需要 考虑很宽的频率范围 。 • 控制环路往往是决定纹波抑制比的主要 因素。大 的输出电容,低 ESR ,追加旁路电容能够改善纹波抑制比 。由于输出电容的ESR或者补偿电阻(CSR)能引起控制环路不稳定,LDO制造商通常会提供ESR取值曲线图。 其中: Iripple:输入电容的纹波电流; Vp:纹波电压的峰-峰值 C:输入电容值;f:为纹波电压的频率,一般取100KHz • 注意温度对电容特性的影响 , 注意电容的额定电压要进行 80% 降额 2、输出电容 • 输入和输出滤波电容器,应当选用宽范围的、低等效串联电阻 (ESR) 、低价陶瓷电容器,使 LDO 在零到满负荷的全部量程范围内稳压效果稳定。 • 陶瓷 电容,优点:低价,低 ESR ,小尺寸 ; 不足: 失效模式 为短路铝电解,优点:可自愈,低价;不足:体积大,老化率高。 钽电容,优点:体积小,等效并联电阻高;不足:自燃,有极性。 薄膜电容:宜作补偿电容用。优点:温度稳定性好,不足:较贵,体积大。 NPO陶瓷电容,优点:综合性能好;不足:容值较小,价格贵。 • 在 LDO 使用电路的设计中,陶瓷电容器是最好的选择 。 因为陶瓷电容器无极性和具有低的 ESR ,典型值 |
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