Sélection d'une référence d'application pour la puce régulateur de tension LDO

Au cours de la conception électronique, nous avons toujours besoin de différentes tensions continues pour faire fonctionner le circuit. La solution la plus courante consiste à utiliser des régulateurs de tension LDO pour obtenir différentes tensions continues en sortie. Le choix d'un LDO approprié est donc particulièrement important. Lors de la sélection, de nombreux ingénieurs se basent uniquement sur les deux indicateurs que sont la tension et le courant de sortie, mais ignorent plusieurs autres indicateurs techniques clés, ce qui fait que le LDO sélectionné n'est pas le meilleur choix. Découvrons le principe de fonctionnement du LDO et plusieurs indicateurs techniques importants.

Principe Introduction

Le LDO， connu sous le nom de Low Dropout Regulator (régulateur à faible perte), fait partie des alimentations linéaires. L'application nécessite relativement peu de composants externes. La plupart des modèles de LDO ne nécessitent que la connexion d'un condensateur de filtrage à l'entrée et à la sortie. Comme le montre le schéma ci-dessous

Sa structure interne est présentée dans la figure ci-dessous：

Le processus de travail principal du LDO consiste à diviser la tension de sortie à travers une résistance de division de tension, à la comparer à la tension de référence de base et à ajuster la chute de tension de conduction du tube PMOS à travers la sortie de l'amplificateur optique pour effectuer une stabilisation dynamique de la tension de sortie.

Paramètres de sélection

• Tension d'entrée

La tension d'entrée se réfère à la plage de tension de fonctionnement qui peut être entrée à la borne d'entrée. Si la tension d'entrée est de 5V, il faut choisir un LDO ayant une tension de résistance d'environ 10V. En général, il est recommandé que la plage de tension d'entrée soit plus de deux fois supérieure à la tension d'entrée normale.

• Vout

La tension de sortie est le paramètre le plus important d'un LDO, et c'est aussi le premier paramètre que les concepteurs d'équipements électroniques doivent prendre en compte lorsqu'ils choisissent un régulateur de tension. Les LDO sont disponibles en tension de sortie fixe et en tension de sortie réglable. Les régulateurs à tension de sortie fixe sont plus faciles à utiliser et, comme la tension de sortie est réglée avec précision par le fabricant, le régulateur est très précis. Cependant, les valeurs de tension de sortie réglées par le régulateur sont des valeurs de tension courantes, qui ne peuvent pas répondre à toutes les exigences des applications. La précision de sortie du LDO à sortie réglable est affectée par la précision des composants externes et les changements de température.

• Courant maximal

Il s'agit de la valeur maximale du courant de sortie de la borne de sortie. Les courants moyens et de pointe pendant le fonctionnement normal doivent être pris en considération ici. Cela dépend principalement de la capacité du LDO à fournir le courant de pointe requis dans un court laps de temps.

• Pd

LDO Formule simple pour la puissance dissipée PD=（Vin-Vout）*Iout，Assumons la tension d'entrée Vin=12V，La tension de sortie Vout=3.6V，Le courant de sortie Iout=180mA, alors la puissance dissipée du LDO PD=1.512W，Toute cette consommation d'énergie se fait par perte de chaleur, il n'est donc pas recommandé d'utiliser le LDO dans des scénarios où la différence de tension d'entrée et de sortie est trop grande et où le courant de sortie est important.

Si nous devons vraiment l'utiliser, nous devons tenir compte de la consommation d'énergie que la puce LDO peut supporter. Pour plus de détails, veuillez vous référer aux données fournies dans le manuel de la puce.

Prenons l'exemple du SSP7903. La figure ci-dessous montre la dissipation de puissance maximale de différents boîtiers. Cette dissipation de puissance maximale est la consommation thermique maximale que la puce peut supporter. Si elle la dépasse, elle grillera. En même temps, nous recommandons de ne pas l'utiliser pendant une longue période à la valeur limite maximale.

Le boîtier typique ci-dessus dissipe de la puissance, nous choisirons donc le boîtier TO 252 inférieur. Il faut prévoir une marge lors de la conception. Vous pouvez augmenter le tampon de dissipation thermique ou ajouter un dissipateur thermique pour atteindre la température et augmenter la puissance, afin de ne pas griller la puce LDO.

• Tension de chute

Vdrop=Vin-Vout，Défini comme la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie。LDO a différentes différences de tension sous différents courants de charge. La figure ci-dessous représente la courbe de relation entre le courant de sortie et la différence de tension. On constate que plus le courant de sortie est faible, plus la différence de tension est faible. Plus la tension d'entrée est faible, plus la puissance dissipée est faible, ce qui améliore le rendement. Si, dans une application réelle, la différence de tension entre la tension d'entrée et la tension de sortie est très faible, mais qu'un certain courant (100mA) doit être délivré, un LDO approprié doit être sélectionné pour assurer une sortie normale.

Par exemple, la différence de tension d'un 78L05 est d'environ 2V, alors que la différence de tension du H7550-H n'est que d'environ 600mV. Bien entendu, ce n'est qu'en choisissant le H7550-H que l'on peut garantir que la sortie est normale. En même temps, la dissipation de puissance de la puce sera beaucoup plus faible et les performances seront meilleures.

• Iq

Iq=Iin-Iout，Il est défini comme le courant nécessaire pour alimenter le circuit interne du LDO lorsque le courant de charge externe est égal à 0. L'Iq de la plupart des LDO à structure MOS est très faible, ce qui est un indicateur important pour mesurer la consommation propre du LDO dans des conditions de faible charge. Plus l'Iq est faible, mieux c'est.

• Réponse transitoire de la charge

Représente la variation maximale de la tension de sortie causée par des changements soudains du courant de charge. Elle est fonction de la capacité de sortie, de sa résistance série équivalente et de la capacité de dérivation. La fonction du condensateur de sortie est d'améliorer la capacité de réponse transitoire de la charge et sert également de dérivation à haute fréquence.

• Mise sous tension

Il s'agit du phénomène selon lequel, lorsqu'une certaine charge est appliquée au moment de la mise sous tension, la tension à la borne de sortie dépasse la plage de précision. Il s'agit également d'un point que de nombreuses personnes ignorent. Si la valeur de dépassement est importante, elle peut affecter ou même endommager les composants du circuit suivant, entraînant une défaillance de la carte de circuit imprimé.

Il s'agit d'une puce LDO achetée sur un certain site web. La tension d'entrée est de 7V, la charge est de 10mA et la tension de sortie est de 5V. La forme d'onde de mise sous tension et la forme d'onde de commutation de tension sont les suivantes :

Forme d'onde instantanée de la mise sous tension Forme d'onde de la commutation de tension (commutation de 7V à 10V)

La valeur maximale au moment où la puce est mise sous tension atteint 6,816V, durant 263ms, dépassant plus de 36%. Lorsque la tension est commutée, la valeur maximale atteint 6,225V, durant 1ms, dépassant plus de 24%. Pour ces microcontrôleurs à 5V, il s'agit d'un dommage important, qui endommagera très probablement la puce suivante.

Le SSP7903 utilisé auparavant a une tension d'entrée de 5,6V, une charge de 10mA, et une sortie de 3,6V. Il n'y a pas de dépassement lors de la mise sous tension et de la commutation de tension.。

Forme d'onde instantanée de la mise sous tension Forme d'onde de la commutation de tension (commutation de 5,6V à 15V)

• Pe taux de réjection de l'alimentation（PSRR）

Le taux de réjection des ondulations de l'alimentation est le rapport entre la fluctuation du bruit de la tension d'entrée (ondulation) et la fluctuation du bruit de la tension de sortie (ondulation), communément exprimé en décibels (dB)，.

La formule est la suivante ，Défini comme la capacité du LDO à supprimer le bruit sur Vin.

Plus la valeur de PSRR est élevée, meilleure est la capacité de suppression de l'ondulation.

• Bruit

Contrairement au PSRR, le bruit fait référence au signal de bruit généré par le LDO lui-même. Un régulateur de tension LDO à faible bruit peut réduire efficacement le bruit supplémentaire généré par le LDO. La tension de sortie est plus pure. La valeur calculée du bruit est généralement la valeur effective (rms). La valeur de bruit calculée est généralement la valeur efficace (rms), mais vous pouvez également utiliser la valeur crête à crête pour l'analyser.

• Efficacité de la production

，Comme Iq est très petit, il peut être ignoré dans les calculs actuels.

La formule montre que plus la différence de tension entre Vin et Vout est importante, plus l'efficacité du LDO est faible, plus la puissance qu'il consomme et la chaleur qu'il génère sont importantes.

• Régulation de la charge

Il s'agit de la variation de la tension de sortie sous une variation de charge donnée, la variation de charge étant généralement de l'absence de charge à la pleine charge. Plus le taux de régulation de la charge est faible, mieux c'est.

• Règlement de ligne

Il s'agit de l'impact des variations d'entrée sur la sortie, c'est-à-dire le rapport entre la variation de la tension de sortie et la variation de la tension d'entrée sous une certaine charge. Plus le taux d'ajustement linéaire est faible, mieux c'est.

Référence du circuit d'une application typique d'un régulateur de tension LDO à puce

• circuit pour augmenter la tension de sortie

• circuit de régulation du courant constant

• Circuit de sortie à double puissance

Les LDO suivants sont fréquemment utilisés :

Profil de l'entreprise：Siproin Microelectronics Co. Ltd. est une entreprise professionnelle "sans usine" engagée dans les domaines suivants circuit intégré et la fourniture de solutions au niveau des systèmes. Les principaux produits de l'entreprise sont les mémoires magnétiques STT-MRAM, gestion de l'énergieLes produits de la société sont les suivants : communications IoT, pilotes dédiés, comptage industriel et microordinateur à puce unique (MCU). /Le site web officiel de la Commission européenne présente des informations sur les produits et les services de la Commission européenne, ainsi que sur les solutions correspondantes : http://www.siproin.com