LDO 전압 레귤레이터 칩의 선택 애플리케이션 레퍼런스

전자 설계 시에는 회로 작동을 위해 항상 다양한 DC 전압이 필요합니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 LDO 전압 레귤레이터 칩을 사용하여 다양한 DC 전압의 출력을 달성하는 것입니다. 따라서 적합한 LDO를 선택하는 방법은 특히 중요합니다. 많은 엔지니어가 진행 상황을 선택하는 동안 출력 전압과 전류의 두 가지 지표 만 기반으로 선택하지만 다른 몇 가지 주요 기술 지표를 무시하여 선택한 LDO가 최선의 선택이 아닙니다. LDO의 작동 원리와 몇 가지 중요한 기술 지표에 대해 알아 보겠습니다.

원칙 I소개

LDO는 저드롭아웃 레귤레이터로 알려져 있으며 선형 전원 공급 장치에 속합니다. 이 애플리케이션에는 상대적으로 적은 수의 외부 부품이 필요합니다. 대부분의 LDO 모델은 입력 단과 출력 단에 필터 커패시터만 연결하면 됩니다. 아래 그림과 같이

내부 구조는 아래 그림과 같습니다.

회로도에서 LDO는 주로 PMOS, 오류 증폭기, 피드백 저항 및 기본 기준 전압으로 구성되며, LDO 주요 작동 프로세스는 전압 분할 저항을 통해 출력 전압을 분할하고이를 기본 기준 전압과 비교하고 연산 증폭기 출력을 통해 PMOS 튜브의 전도 전압 강하를 조정하여 동적 출력 전압 안정화를 수행하는 것입니다.

선택 매개 변수

• 입력 전압

입력 전압은 입력 단자에 입력할 수 있는 작동 전압 범위를 의미합니다. 입력 전압이 5V인 경우, 선택 시 내전압이 약 10V인 LDO를 선택해야 합니다. 일반적으로 입력 전압 범위는 정상 입력 전압의 두 배 이상을 권장합니다.

• Vout

출력 전압은 LDO의 가장 중요한 파라미터이며 전자 장비 설계자가 전압 레귤레이터를 선택할 때 가장 먼저 고려해야 하는 파라미터이기도 합니다. LDO는 고정 출력 전압과 가변 출력 전압 유형으로 제공됩니다. 고정 출력 전압 레귤레이터는 사용하기 쉽고 제조업체에서 출력 전압을 정밀하게 조정하기 때문에 정확도가 높습니다. 그러나 설정된 출력 전압 값은 일반적인 전압 값으로 모든 애플리케이션 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 조정 가능한 출력 LDO의 출력 정확도는 외부 부품의 정확도 및 온도 변화에 영향을 받습니다.

• 최대 전류

출력 단자의 최대 출력 전류 값입니다. 정상 작동 시 평균 전류와 피크 전류를 고려해야 합니다. 이는 주로 LDO가 단시간에 필요한 피크 전류를 제공할 수 있는지 여부에 따라 달라집니다.

• Pd

LDO 손실 전력에 대한 간단한 공식 PD=(Vin-Vout) * Iout, 입력 전압 Vin=12V, 출력 전압 Vout=3.6V, 출력 전류 Iout=180mA라고 가정하면 LDO 손실 전력 PD=1.512W, 이 모든 전력 소비는 열 손실을 통한 것이므로 입력 및 출력 전압 차이가 너무 크고 출력 전류가 큰 시나리오에서는 LDO를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

실제로 사용해야 한다면 LDO 칩이 얼마나 많은 전력 소비를 견딜 수 있는지 고려해야 합니다. 자세한 내용은 칩 설명서에 제공된 데이터를 참조하세요.

SSP7903을 예로 들어 보겠습니다. 아래 그림은 다양한 패키지의 최대 전력 손실을 보여줍니다. 이 최대 전력 손실은 칩이 견딜 수 있는 최대 열 전력 소비량입니다. 이를 초과하면 소손됩니다. 동시에 최대 제한 값에서 장시간 사용하지 않는 것이 좋습니다.

위의 일반적인 패키지는 전력을 소모하므로 하단 TO 252 패키지를 선택합니다. 설계할 때 여유가 있어야 합니다. 방열 패드를 늘리거나 방열판을 추가하여 온도에 도달하고 전력을 증가시켜 LDO 칩이 소손되지 않도록 할 수 있습니다.

• 드롭아웃 전압

입력 전압과 출력 전압의 차이로 정의되는 Vdrop=Vin-Vout。LDO는 부하 전류에 따라 전압 차이가 달라집니다. 아래 그림은 출력 전류와 전압 차이의 관계 곡선입니다. 출력 전류가 작을수록 전압 차이가 작아지는 것을 볼 수 있습니다. 입력 전압이 낮을수록 전력 손실이 낮아져 효율이 향상됩니다. 실제 적용 시 입력 전압과 출력 전압의 전압 차가 매우 작지만 일정 전류(100mA)를 출력해야 하는 경우 정상적인 출력을 보장하기 위해 적합한 LDO를 선택해야 합니다.

예를 들어 78L05의 전압 차이는 약 2V인 반면, H7550-H의 전압 차이는 약 600mV에 불과합니다. 물론 H7550-H를 선택해야만 출력이 정상이라고 보장할 수 있습니다. 동시에 칩의 전력 손실은 훨씬 작아지고 성능은 더 좋아집니다.

• Iq

Iq=Iin-Iout, 외부 부하 전류가 0일 때 LDO 내부 회로에 전력을 공급하는 데 필요한 전류로 정의됩니다. 대부분의 MOS 구조 LDO의 Iq는 매우 작기 때문에 저 부하 조건에서 LDO의 자체 소비를 측정하는 중요한 지표입니다. Iq가 작을수록 좋습니다.

• 부하 과도 응답

부하 전류의 급격한 변화로 인한 출력 전압의 최대 변화를 나타냅니다. 출력 커패시턴스, 등가 직렬 저항 및 바이패스 커패시턴스의 함수입니다. 출력 커패시터의 기능은 부하 과도 응답 기능을 개선하는 것이며 고주파 바이패스 역할도 합니다.

• 전원 켜기

전원을 켜는 순간 특정 부하가 걸렸을 때 출력 단자의 전압이 정확도 범위를 초과하는 현상을 말합니다. 이것은 많은 사람들이 무시하는 부분이기도 합니다. 오버슈트 값이 크면 후속 회로 구성 요소에 영향을 미치거나 손상되어 회로 기판 고장을 일으킬 수 있습니다.

특정 웹사이트에서 구입한 LDO 칩입니다. 입력 전압은 7V, 부하는 10mA, 출력 전압은 5V입니다. 전원 켜기 파형과 전압 전환 파형은 다음과 같습니다:

전원 켜짐 순간 파형 전압 스위칭 파형(7V~10V 스위칭)

칩의 전원이 켜지는 순간 최대값은 6.816V에 도달하고 263ms 동안 지속되어 36% 이상을 초과합니다. 전압이 전환되면 최대 값은 6.225V에 도달하여 1ms 동안 지속되며 24% 이상을 초과합니다. 5V 마이크로 컨트롤러의 경우 큰 손상으로 인해 후속 칩에 높은 확률로 손상을 입힐 수 있습니다.

이전에 사용했던 SSP7903의 입력 전압은 5.6V, 부하는 10mA, 출력은 3.6V입니다. 전원을 켜고 전압을 전환하는 동안 오버슈트가 없습니다.

전원 켜짐 순간 파형 전압 스위칭 파형(5.6V ~ 15V 스위칭)

• P소유 공급 거부율(PSRR)

전원 공급 장치 리플 제거율은 입력 전압 노이즈 변동(리플)과 출력 전압 노이즈 변동(리플)의 비율로, 일반적으로 데시벨(dB)로 표현됩니다.

공식은 다음과 같습니다. Vin의 노이즈를 억제하는 LDO의 기능으로 정의됩니다.

PSRR의 값이 클수록 리플 억제 기능이 우수합니다.

• 소음

노이즈는 PSRR과 달리 LDO 자체에서 생성되는 노이즈 신호를 의미합니다. 저잡음 LDO 전압 레귤레이터 칩은 LDO에서 발생하는 추가 노이즈를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 출력 전압이 더 깨끗해집니다. 노이즈의 계산된 값은 일반적으로 유효 값(rms)입니다. 피크 투 피크를 사용하여 분석할 수도 있습니다.

• 출력 효율성

Iq는 매우 작기 때문에 실제 계산에서는 무시할 수 있습니다.

공식에서 Vin과 Vout의 전압 차이가 클수록 LDO의 효율이 낮아지고 전력 소비가 커지고 열이 발생한다는 것을 알 수 있습니다.

• 부하 조절

주어진 부하 변화에 따른 출력 전압의 변화를 나타내며, 부하 변화는 일반적으로 무부하에서 최대 부하까지입니다. 부하 조정률이 작을수록 좋습니다.

• 회선 규제

입력 변화가 출력에 미치는 영향, 즉 특정 부하에서 입력 전압 변화에 대한 출력 전압 변화의 비율을 나타냅니다. 선형 조정률이 작을수록 좋습니다.

LDO 전압 레귤레이터 칩 일반 애플리케이션 회로 레퍼런스

• 출력 전압을 높이기 위한 회로

• 정전류 조절 회로

• 듀얼 전원 출력 회로

다음은 자주 사용되는 LDO입니다. :

회사 프로필：시프로인 마이크로일렉트로닉스 유한회사는 다음과 같은 전문 "팹리스" 회사입니다. 집적 회로 개발 및 시스템 레벨 솔루션을 제공합니다. 이 회사의 주요 제품으로는 자기 스토리지 STT-MRAM이 있습니다, 전원 관리IoT 통신, 전용 드라이버, 산업용 계량, 단일 칩 마이크로컴퓨터(MCU). /DSP) 및 해당 솔루션, 공식 웹사이트를 참조하세요: http://www.siproin.com