Ссылка на применение для выбора микросхемы стабилизатора напряжения LDO

При разработке электронных устройств нам всегда требуются различные напряжения постоянного тока для обеспечения работы схемы. Чаще всего для получения на выходе различных постоянных напряжений используются микросхемы стабилизаторов напряжения LDO. Поэтому выбор подходящего LDO особенно важен. Многие инженеры при выборе руководствуются только двумя показателями - выходным напряжением и током, но игнорируют ряд других ключевых технических показателей, в результате чего выбранный LDO оказывается не самым лучшим выбором. Давайте узнаем о принципе работы LDO и нескольких важных технических показателях.

Принцип Iвведение

LDO, известный как Low Dropout Regulator, относится к линейным источникам питания. Для его применения требуется относительно немного внешних компонентов. Большинство моделей LDO нуждаются только в подключении фильтрующего конденсатора на входе и выходе. Как показано ниже：

Его внутренняя структура показана на рисунке ниже：.

Из схемы мы можем узнать, что LDO в основном состоит из PMOS, усилителя ошибки, резистора обратной связи и базового опорного напряжения. Основной рабочий процесс LDO заключается в разделении выходного напряжения через резистор деления напряжения, сравнении его с базовым опорным напряжением и регулировке падения напряжения проводимости PMOS лампы через выход операционного усилителя для выполнения динамической стабилизации выходного напряжения.

Параметры выбора

• Входное напряжение

Входное напряжение относится к диапазону рабочего напряжения, которое может быть подано на входной разъем. Если входное напряжение составляет 5 В, то при выборе следует выбирать LDO с выдерживаемым напряжением около 10 В. Как правило, рекомендуется, чтобы диапазон входного напряжения был более чем в два раза больше нормального входного напряжения.

• Vout

Выходное напряжение является наиболее важным параметром LDO, и это также первый параметр, который разработчики электронного оборудования должны учитывать при выборе стабилизатора напряжения. LDO бывают с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым выходным напряжением. Регуляторы с фиксированным выходным напряжением проще в использовании, а поскольку выходное напряжение точно настраивается производителем, регулятор обладает высокой точностью. Однако значения выходного напряжения, устанавливаемые им, являются обычными значениями напряжения, которые не могут удовлетворить все требования приложений. На точность выходного сигнала LDO с регулируемым выходом влияют точность внешних компонентов и изменения температуры.

• Максимальный ток

Это максимальное значение выходного тока выходного терминала. Здесь следует учитывать средний и пиковый токи во время нормальной работы. В основном это зависит от того, сможет ли LDO обеспечить требуемый пиковый ток за короткое время.

• Pd

LDO Простая формула для рассеиваемой мощности PD=（Vin-Vout）*Iout, Предположим, что входное напряжение Vin=12V, выходное напряжение Vout=3.6V, выходной ток Iout=180mA, тогда рассеиваемая мощность LDO PD=1.512W, Вся эта мощность потребляется через тепловые потери, поэтому не рекомендуется использовать LDO в сценариях, где разница входного и выходного напряжения слишком большая и выходной ток большой.

Если нам действительно нужно его использовать, то необходимо учитывать, какую мощность потребления может выдержать микросхема LDO. Для получения подробной информации обратитесь к данным, приведенным в руководстве к микросхеме.

В качестве примера возьмем SSP7903. На рисунке ниже показана максимальная рассеиваемая мощность для различных корпусов. Эта максимальная рассеиваемая мощность - максимальное тепловое потребление, которое может выдержать микросхема. Если оно превысит его, то чип перегорит. В то же время мы не рекомендуем использовать его в течение длительного времени при максимальном предельном значении.

Типовой корпус выше рассеивает мощность, поэтому мы выберем нижний корпус TO 252. При проектировании должен быть запас. Вы можете увеличить теплоотводящую площадку или добавить радиатор для достижения температуры и увеличения мощности, чтобы не сжечь микросхему LDO.

• Напряжение падения

Vdrop=Vin-Vout, определяется как разница между входным и выходным напряжением。 УLDO разная разница напряжений при разных токах нагрузки. На рисунке ниже показана кривая зависимости между выходным током и разностью напряжений. Видно, что чем меньше выходной ток, тем меньше разница напряжений. Чем ниже входное напряжение, тем меньше рассеиваемая мощность, что повышает эффективность. Если при реальном применении разница между входным и выходным напряжением очень мала, но при этом необходимо выдать определенный ток (100 мА), то для обеспечения нормального выхода необходимо выбрать подходящий LDO.

Например, разница в напряжении 78L05 составляет около 2 В, а разница в напряжении H7550-H - всего около 600 мВ. Разумеется, только при выборе H7550-H можно гарантировать нормальный выходной сигнал. В то же время рассеиваемая мощность чипа будет гораздо меньше, а производительность - выше.

• Iq

Iq=Iin-Iout, определяется как ток, необходимый для питания внутренней цепи LDO, когда ток внешней нагрузки равен 0. Iq большинства LDO с МОП-структурой очень мал, что является важным показателем для измерения собственного потребления LDO в условиях низкой нагрузки. Чем меньше Iq, тем лучше.

• Переходная характеристика нагрузки

Представляет собой максимальное изменение выходного напряжения, вызванное резким изменением тока нагрузки. Это функция выходной емкости, эквивалентного последовательного сопротивления и емкости шунтирования. Функция выходного конденсатора заключается в улучшении переходной характеристики нагрузки, а также в выполнении функции высокочастотного шунтирования.

• Включить питание

Это относится к тому явлению, что при подаче определенной нагрузки в момент включения напряжение на выходном разъеме выходит за пределы диапазона точности. Этот момент многие игнорируют. Если величина превышения велика, это может повлиять на последующие компоненты схемы или даже повредить их, что приведет к выходу из строя печатной платы.

Это микросхема LDO, купленная на определенном сайте. Входное напряжение составляет 7 В, нагрузка - 10 мА, выходное напряжение - 5 В. Форма волны включения и форма волны переключения напряжения следующие:

Форма волны мгновенного включения питания Форма волны переключения напряжения (переключение с 7 на 10 В)

Максимальное значение в момент включения питания микросхемы достигает 6,816 В, длится 263 мс, превышая 36%. При переключении напряжения максимальное значение достигает 6,225 В, длится 1 мс, превышая 24%. Для микроконтроллеров с напряжением 5 В это большое повреждение, которое с большой вероятностью приведет к повреждению последующей микросхемы.

Используемый ранее SSP7903 имеет входное напряжение 5,6 В, нагрузку 10 мА и выходное напряжение 3,6 В. При включении питания и переключении напряжения отсутствует перегрузка.。

Форма волны мгновенного включения питания Форма волны переключения напряжения (переключение от 5,6 В до 15 В)

• PКоэффициент отклонения питающего напряжения (PSRR)

Коэффициент подавления пульсаций источника питания - это отношение флуктуации помех (пульсаций) входного напряжения к флуктуации помех (пульсаций) выходного напряжения, обычно выражаемое в децибелах (дБ)，.

Формула такова ，Определяется как способность LDO подавлять шум на Vin.

Чем больше значение PSRR, тем лучше способность подавления пульсаций.

• Шум

В отличие от PSRR, шум относится к шумовому сигналу, генерируемому самим LDO. Микросхема малошумящего LDO-регулятора напряжения может эффективно снизить дополнительный шум, генерируемый LDO. Выходное напряжение становится чище. Расчетное значение шума - это, как правило, эффективное значение (среднеквадратичное). Но для анализа можно также использовать значение от пика до пика.

• Выходная эффективность

Поскольку Iq очень мал, им можно пренебречь в реальных расчетах.

Из формулы видно, что чем больше разница напряжений между Vin и Vout, тем ниже КПД LDO, тем больше потребляемая им мощность и тем больше тепла он выделяет.

• Регулирование нагрузки

Это изменение выходного напряжения при заданном изменении нагрузки, где изменение нагрузки обычно происходит от холостого хода до полной нагрузки. Чем меньше коэффициент регулирования нагрузки, тем лучше.

• Регулирование линии

Он обозначает влияние изменений входного сигнала на выходной, то есть отношение изменения выходного напряжения к изменению входного напряжения при определенной нагрузке. Чем меньше коэффициент линейной регулировки, тем лучше.

Микросхема стабилизатора напряжения LDO типовое применение ссылка на схему

• схема для увеличения выходного напряжения

• схема регулирования постоянного тока

• Двойная схема выходной мощности

Ниже перечислены часто используемые LDO :

Профиль компании：Сипроин Микроэлектроникс Лтд. является профессиональной "бесфабричной" компанией, занимающейся интегральная схема Разработка и предоставление решений системного уровня. Основная продукция компании включает в себя магнитные накопители STT-MRAM, управление питанием, IoT коммуникации, специализированные драйверы, промышленные измерительные приборы, одночиповые микрокомпьютеры (MCU). /DSP) и соответствующие решения, официальный сайт: http://www.siproin.com