Auswahl Anwendungsreferenz für LDO-Spannungsregler-Chip

Bei der Entwicklung von Elektronik benötigen wir immer verschiedene Gleichspannungen, um die Schaltung zu betreiben. Am häufigsten werden LDO-Spannungsreglerchips verwendet, um die Ausgabe verschiedener Gleichspannungen zu erreichen. Daher ist die Auswahl eines geeigneten LDO besonders wichtig. Viele Ingenieure bei der Auswahl Fortschritt, wählen sie nur auf der Grundlage der beiden Indikatoren der Ausgangsspannung und Strom, aber ignorieren mehrere andere wichtige technische Indikatoren, was in der ausgewählten LDO ist nicht die beste Wahl. Hier erfahren Sie mehr über das Funktionsprinzip von LDO und einige wichtige technische Indikatoren.

Grundsatz Introduction

LDO, auch bekannt als Low-Dropout-Regler, gehört zu den linearen Stromversorgungen. Die Anwendung erfordert relativ wenige externe Komponenten. Bei den meisten LDO-Modellen muss nur ein Filterkondensator am Eingang und am Ausgang angeschlossen werden. Wie unten gezeigt：

Seine innere Struktur ist in der folgenden Abbildung dargestellt：

Der LDO besteht hauptsächlich aus einem PMOS, einem Fehlerverstärker, einem Rückkopplungswiderstand und einer Basisreferenzspannung. Der Hauptarbeitsprozess des LDO besteht darin, die Ausgangsspannung durch einen Spannungsteilerwiderstand zu teilen, sie mit der Basisreferenzspannung zu vergleichen und den Spannungsabfall der PMOS-Röhre durch den Operationsverstärkerausgang einzustellen, um eine dynamische Stabilisierung der Ausgangsspannung zu erreichen.

Auswahl der Parameter

• Eingangsspannung

Die Eingangsspannung bezieht sich auf den Betriebsspannungsbereich, der an der Eingangsklemme eingegeben werden kann. Wenn die Eingangsspannung 5 V beträgt, sollten wir bei der Auswahl einen LDO mit einer Spannungsfestigkeit von etwa 10 V wählen. Im Allgemeinen wird empfohlen, dass der Eingangsspannungsbereich mehr als das Doppelte der normalen Eingangsspannung beträgt.

• Vout

Die Ausgangsspannung ist der wichtigste Parameter eines LDO und auch der erste Parameter, den die Entwickler elektronischer Geräte bei der Auswahl eines Spannungsreglers berücksichtigen sollten. LDOs gibt es mit fester Ausgangsspannung und mit einstellbarer Ausgangsspannung. Regler mit fester Ausgangsspannung sind einfacher zu verwenden, und da die Ausgangsspannung vom Hersteller genau eingestellt wird, hat der Regler eine hohe Genauigkeit. Allerdings handelt es sich bei den eingestellten Ausgangsspannungswerten um übliche Spannungswerte, die nicht allen Anwendungsanforderungen gerecht werden. Die Ausgangsgenauigkeit des LDO mit einstellbarem Ausgang wird durch die Genauigkeit externer Komponenten und Temperaturänderungen beeinflusst.

• Maximaler Strom

Dies ist der maximale Ausgangsstromwert der Ausgangsklemme. Dabei sollten die Durchschnitts- und Spitzenströme im Normalbetrieb berücksichtigt werden. Es hängt hauptsächlich davon ab, ob der LDO den erforderlichen Spitzenstrom in kurzer Zeit liefern kann.

• Pd

LDO Einfache Formel für die Verlustleistung PD=（Vin-Vout）*Iout，Angenommen, die Eingangsspannung Vin=12V, die Ausgangsspannung Vout=3.6V, der Ausgangsstrom Iout=180mA, dann ist die LDO-Verlustleistung PD=1.512W，Alle diese Leistungsaufnahme ist durch Wärmeverlust, so ist es nicht empfehlenswert für LDO in Szenarien, in denen die Eingangs- und Ausgangsspannungsdifferenz zu groß ist und der Ausgangsstrom groß ist, verwendet werden.

Wenn wir ihn wirklich brauchen, müssen wir bedenken, wie viel Stromverbrauch der LDO-Chip verträgt. Einzelheiten hierzu finden Sie in der Bedienungsanleitung des Chips.

Nehmen wir den SSP7903 als Beispiel. Die Abbildung unten zeigt die maximale Verlustleistung der verschiedenen Gehäuse. Diese maximale Verlustleistung ist die maximale thermische Leistungsaufnahme, die der Chip verkraften kann. Wird sie überschritten, brennt der Chip durch. Gleichzeitig empfehlen wir, den Chip nicht über einen längeren Zeitraum mit dem maximalen Grenzwert zu betreiben.

Das obige typische Gehäuse hat eine hohe Verlustleistung, daher werden wir das untere TO 252-Gehäuse wählen. Bei der Entwicklung sollte ein gewisser Spielraum vorhanden sein. Sie können das Wärmeableitungspad erhöhen oder einen Kühlkörper hinzufügen, um die Temperatur zu erreichen und die Leistung zu erhöhen, damit der LDO-Chip nicht durchbrennt.

• Rückfallspannung

Vdrop=Vin-Vout，Defined as the difference between the input voltage and the output voltage。LDO has different voltage differences under different load currents. Die Abbildung unten zeigt die Beziehungskurve zwischen Ausgangsstrom und Spannungsdifferenz. Es ist zu erkennen, dass die Spannungsdifferenz umso geringer ist, je kleiner der Ausgangsstrom ist. Je niedriger die Eingangsspannung ist, desto geringer ist die Verlustleistung, was den Wirkungsgrad verbessert. Wenn bei der tatsächlichen Anwendung die Spannungsdifferenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung sehr klein ist, aber ein bestimmter Strom (100 mA) ausgegeben werden muss, muss ein geeigneter LDO gewählt werden, um eine normale Ausgabe zu gewährleisten.

Beispielsweise beträgt der Spannungsunterschied bei einem 78L05 etwa 2 V, während der Spannungsunterschied beim H7550-H nur etwa 600 mV beträgt. Natürlich kann nur bei der Wahl des H7550-H garantiert werden, dass der Ausgang normal ist. Gleichzeitig ist die Verlustleistung des Chips viel geringer, und die Leistung ist besser.

• Iq

Iq=Iin-Iout，Es ist definiert als der Strom, der benötigt wird, um den internen Schaltkreis des LDO zu versorgen, wenn der externe Laststrom 0 ist. Der Iq der meisten LDOs mit MOS-Struktur ist sehr klein, was ein wichtiger Indikator ist, um den Eigenverbrauch des LDOs unter niedrigen Lastbedingungen zu messen. Je kleiner der Iq-Wert, desto besser.

• Einschwingverhalten der Last

Stellt die maximale Änderung der Ausgangsspannung dar, die durch plötzliche Änderungen des Laststroms verursacht wird. Sie ist eine Funktion der Ausgangskapazität, ihres äquivalenten Serienwiderstands und der Bypass-Kapazität. Die Funktion des Ausgangskondensators besteht darin, das Einschwingverhalten der Last zu verbessern und dient außerdem als Hochfrequenz-Bypass.

• Einschalten

Es handelt sich um das Phänomen, dass die Spannung an der Ausgangsklemme den Genauigkeitsbereich überschreitet, wenn beim Einschalten eine bestimmte Last angelegt wird. Auch dies ist ein Punkt, den viele Menschen ignorieren. Wenn der Wert des Überschwingens groß ist, kann er die nachfolgenden Schaltungskomponenten beeinträchtigen oder sogar beschädigen, was zu einem Ausfall der Leiterplatte führt.

Dies ist ein LDO-Chip, der auf einer bestimmten Website gekauft wurde. Die Eingangsspannung beträgt 7 V, die Last ist 10 mA und die Ausgangsspannung 5 V. Die Wellenform beim Einschalten und die Wellenform beim Schalten der Spannung sind wie folgt:

Sofortige Wellenform beim Einschalten Wellenform beim Schalten der Spannung (7V bis 10V schaltend)

Der Maximalwert beim Einschalten des Chips erreicht 6,816V und hält 263ms an, was mehr als 36% bedeutet. Wenn die Spannung umgeschaltet wird, erreicht der Maximalwert 6,225V, dauert 1ms und übersteigt 24%. Für diese 5V-Mikrocontroller ist dies ein großer Schaden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit den nachfolgenden Chip beschädigen wird.

Der bisher verwendete SSP7903 hat eine Eingangsspannung von 5,6 V, eine Last von 10 mA und einen Ausgang von 3,6 V. Es gibt kein Überschwingen beim Einschalten und beim Umschalten der Spannung.

Sofortige Wellenform beim Einschalten Wellenform beim Schalten der Spannung (5,6 V bis 15 V schaltend)

• PAblehnungsverhältnis der Stromversorgung（PSRR）

Das Welligkeitsunterdrückungsverhältnis der Stromversorgung ist das Verhältnis zwischen der Rauschschwankung der Eingangsspannung (Welligkeit) und der Rauschschwankung der Ausgangsspannung (Welligkeit) und wird üblicherweise in Dezibel (dB) ausgedrückt ，

Die Formel lautet ，Definiert als die Fähigkeit des LDO, Rauschen an Vin zu unterdrücken.

Je größer der Wert von PSRR ist, desto besser ist die Fähigkeit zur Unterdrückung der Restwelligkeit.

• Lärm

Im Gegensatz zum PSRR bezieht sich das Rauschen auf das vom LDO selbst erzeugte Rauschsignal. Ein rauscharmer LDO-Spannungsreglerchip kann das vom LDO erzeugte zusätzliche Rauschen wirksam reduzieren. Die Ausgangsspannung ist reiner. Der berechnete Wert des Rauschens ist im Allgemeinen der Effektivwert (rms). Sie können auch den Spitzenwert (peak to peak) zur Analyse verwenden.

• Output Effizienz

Da Iq sehr klein ist, kann es bei den aktuellen Berechnungen vernachlässigt werden.

Aus der Formel geht hervor, dass der Wirkungsgrad des LDO umso geringer ist, je größer die Spannungsdifferenz zwischen Vin und Vout ist, je mehr Leistung er verbraucht und je mehr Wärme er erzeugt.

• Lastregelung

Sie bezieht sich auf die Änderung der Ausgangsspannung bei einer bestimmten Laständerung, wobei die Laständerung in der Regel von Nulllast zu Volllast erfolgt. Je kleiner die Lastregelungsrate ist, desto besser.

• Linie Regulierung

Sie bezieht sich auf die Auswirkung von Eingangsänderungen auf den Ausgang, d. h. auf das Verhältnis zwischen der Änderung der Ausgangsspannung und der Änderung der Eingangsspannung bei einer bestimmten Last. Je kleiner die lineare Anpassungsrate ist, desto besser.

LDO-Spannungsreglerchip mit typischer Anwendungsschaltung als Referenz

• Schaltung zur Erhöhung der Ausgangsspannung

• Konstantstrom-Regelkreis

• Duale Ausgangsschaltung

Die folgenden LDO werden häufig verwendet :

Firmenprofil：Siproin Microelectronics Co., Ltd. ist ein professionelles "fabless" Unternehmen, das sich mit integrierter Schaltkreis Entwicklung und Bereitstellung von Lösungen auf Systemebene. Zu den wichtigsten Produkten des Unternehmens gehören Magnetspeicher STT-MRAM, EnergieverwaltungIoT-Kommunikation, dedizierte Treiber, industrielle Messtechnik und Ein-Chip-Mikrocomputer (MCU). /DSP) und entsprechende Lösungen, offizielle Website: http://www.siproin.com