LDO voltaj regülatörü çipi için seçim uygulama referansı

Elektronik tasarım sırasında, devrenin çalışmasını sağlamak için her zaman farklı DC gerilimlerine ihtiyaç duyarız. En yaygın kullanılanı, farklı DC gerilimlerinin çıkışını elde etmek için LDO voltaj regülatör çiplerini kullanmaktır. Bu yüzden uygun bir LDO'nun nasıl seçileceği özellikle önemlidir. Birçok mühendis ilerlemeyi seçerken, yalnızca çıkış voltajı ve akımın iki göstergesine göre seçim yapar, ancak diğer bazı önemli teknik göstergeleri göz ardı ederek seçilen LDO'nun en iyi seçim olmamasına neden olur. LDO'nun çalışma prensibi ve birkaç önemli teknik gösterge hakkında bilgi edinelim.

Prensip IGİRİŞ

LDO ， Düşük Düşüş Regülatörü olarak bilinir, Doğrusal güç kaynağına aittir. Uygulama nispeten az sayıda harici bileşen gerektirir. Çoğu LDO modelinin yalnızca giriş ucuna ve çıkış ucuna bir filtre kondansatörü bağlaması gerekir. Aşağıda gösterildiği gibi ：

İç yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir：

Şematik diyagramdan LDO'nun esas olarak PMOS, hata amplifikatörü, geri besleme direnci ve baz referans voltajından oluştuğunu bilebiliriz.LDO ana çalışma süreci, çıkış voltajını bir voltaj bölme direnci aracılığıyla bölmek, baz referans voltajı ile karşılaştırmak ve dinamik çıkış voltajı stabilizasyonu gerçekleştirmek için PMOS tüpünün iletim voltaj düşüşünü op amp çıkışı üzerinden ayarlamaktır.

Seçim parametreleri

• Giriş Gerilimi

Giriş gerilimi, giriş terminaline girilebilen çalışma gerilimi aralığını ifade eder. Giriş voltajı 5V ise, seçim yaparken yaklaşık 10V dayanım voltajına sahip bir LDO seçmeliyiz. Genel olarak, giriş gerilimi aralığının normal giriş geriliminin iki katından fazla olması önerilir.

• Vout

Çıkış voltajı bir LDO'nun en önemli parametresidir ve aynı zamanda elektronik ekipman tasarımcılarının bir voltaj regülatörü seçerken göz önünde bulundurmaları gereken ilk parametredir. LDO'lar sabit çıkış voltajlı ve ayarlanabilir çıkış voltajlı tiplerde mevcuttur. Sabit çıkış voltajlı regülatörlerin kullanımı daha kolaydır ve çıkış voltajı üretici tarafından hassas bir şekilde ayarlandığı için regülatör yüksek doğruluğa sahiptir. Bununla birlikte, ayarladığı çıkış voltajı değerleri, tüm uygulama gereksinimlerini karşılayamayan ortak voltaj değerleridir. Ayarlanabilir çıkışlı LDO'nun çıkış doğruluğu, harici bileşenlerin doğruluğundan ve sıcaklık değişimlerinden etkilenir.

• Maksimum Akım

Çıkış terminalinin maksimum çıkış akım değeridir. Burada normal çalışma sırasındaki ortalama ve tepe akımları dikkate alınmalıdır. Esas olarak LDO'nun gerekli tepe akımını kısa sürede sağlayıp sağlayamayacağına bağlıdır.

• Pd

LDO Dağıtılan güç için basit formül PD=（Vin-Vout）*Iout，Giriş voltajı Vin=12V，Çıkış voltajı Vout=3.6V，Çıkış akımı Iout=180mA olduğunu varsayalım, o zaman LDO Dağıtılan güç PD=1.512W，Tüm bu güç tüketimi ısı kaybından kaynaklanır, bu nedenle LDO'nun giriş ve çıkış voltaj farkının çok büyük ve çıkış akımının büyük olduğu senaryolarda kullanılması önerilmez.

Gerçekten kullanmamız gerekiyorsa, LDO çipinin ne kadar güç tüketimine dayanabileceğini düşünmeliyiz. Ayrıntılar için lütfen çip kılavuzunda verilen verilere bakın.

Örnek olarak SSP7903'ü ele alalım. Aşağıdaki şekil farklı paketlerin maksimum güç dağılımını göstermektedir. Bu maksimum güç dağılımı, çipin dayanabileceği maksimum termal güç tüketimidir. Bunu aşarsa, yanacaktır. Aynı zamanda, maksimum sınır değerinde uzun süre kullanılmamasını tavsiye ederiz.

Yukarıdaki tipik paket gücü dağıtır, bu nedenle alttaki TO 252 paketini seçeceğiz. Tasarım yaparken bir marj olmalıdır. LDO çipini yakmamak için ısı yayma pedini artırabilir veya sıcaklığa ulaşmak ve gücü artırmak için bir soğutucu ekleyebilirsiniz.

• Bırakma Gerilimi

Vdrop=Vin-Vout，Giriş gerilimi ile çıkış gerilimi arasındaki fark olarak tanımlanır。LDO farklı yük akımları altında farklı gerilim farklarına sahiptir. Aşağıdaki şekil çıkış akımı ve gerilim farkı arasındaki ilişki eğrisidir. Çıkış akımı ne kadar küçükse, voltaj farkının o kadar küçük olduğu görülebilir. Giriş gerilimi ne kadar düşük olursa, güç kaybı da o kadar düşük olur ve verimlilik artar. Gerçek uygulama sırasında, giriş voltajı ile çıkış voltajı arasındaki voltaj farkı çok küçükse, ancak belirli bir akımın (100mA) çıkması gerekiyorsa, normal çıkışı sağlamak için uygun bir LDO seçilmelidir.

Örneğin, bir 78L05'in voltaj farkı yaklaşık 2V iken, H7550-H'nin voltaj farkı sadece yaklaşık 600mV'dir. Tabii ki, sadece H7550-H seçilerek çıkışın normal olması garanti edilebilir. Aynı zamanda, çipin güç dağıtımı çok daha küçük olacak ve performans daha iyi olacaktır.

• Iq

Iq=Iin-Iout，Harici yük akımı 0 olduğunda LDO dahili devresine güç sağlamak için gereken akım olarak tanımlanır. Çoğu MOS yapılı LDO'nun Iq'su çok küçüktür, bu da düşük yük koşullarında LDO'nun kendi tüketimini ölçmek için önemli bir göstergedir. Iq ne kadar küçükse o kadar iyidir.

• Yük Geçici Tepkisi

Yük akımındaki ani değişikliklerin neden olduğu çıkış gerilimindeki maksimum değişikliği temsil eder. Çıkış kapasitansının, eşdeğer seri direncinin ve bypass kapasitansının bir fonksiyonudur. Çıkış kapasitörünün işlevi, yük geçici yanıt kapasitesini geliştirmek ve aynı zamanda yüksek frekanslı bir baypas görevi görmektir.

• Güç Açma

Güç açma anında belirli bir yük uygulandığında, çıkış terminalindeki voltajın doğruluk aralığını aşması olgusunu ifade eder. Bu aynı zamanda birçok kişinin göz ardı ettiği bir noktadır. Aşma değeri büyükse, sonraki devre bileşenlerini etkileyebilir, hatta zarar verebilir ve devre kartı arızasına neden olabilir.

Bu, belirli bir web sitesinden satın alınan bir LDO çipidir. Giriş voltajı 7V, yük 10mA ve çıkış voltajı 5V'dur. Güç açma dalga formu ve voltaj anahtarlama dalga formu aşağıdaki gibidir:

Güç açma anlık dalga biçimi Gerilim anahtarlama dalga biçimi (7V ila 10V anahtarlama)

Çip açıldığında maksimum değer 6,816V'a ulaşır, 263 ms sürer ve 36%'den fazladır. Voltaj değiştirildiğinde, maksimum değer 6.225V'a ulaşır, 1ms sürer ve 24%'den fazla aşar. Bu 5V mikrodenetleyiciler için büyük bir hasardır ve sonraki çipe yüksek olasılıkla zarar verecektir.

SSP7903 daha önce 5,6V giriş gerilimine, 10mA yüke ve 3,6V çıkışa sahipti. Güç açma ve voltaj değiştirme sırasında aşım yoktur。

Güç açma anlık dalga biçimi Gerilim anahtarlama dalga biçimi (5,6V ila 15V anahtarlama)

• Power besleme reddetme oranı（PSRR）

Güç kaynağı dalgalanma reddetme oranı, giriş voltajı gürültü dalgalanmasının (dalgalanma) çıkış voltajı gürültü dalgalanmasına (dalgalanma) oranıdır ve genellikle desibel (dB)， cinsinden ifade edilir.

Formül şu şekildedir ， LDO'nun Vin üzerindeki gürültüyü bastırma yeteneği olarak tanımlanır.

PSRR değeri ne kadar büyük olursa, dalgalanma bastırma kabiliyeti o kadar iyi olur.

• Gürültü

PSRR'den farklı olarak gürültü, LDO'nun kendisi tarafından üretilen gürültü sinyalini ifade eder. Düşük gürültülü bir LDO voltaj regülatörü çipi, LDO tarafından üretilen ek gürültüyü etkili bir şekilde azaltabilir. Çıkış gerilimi daha saftır. Hesaplanan gürültü değeri genellikle etkin değerdir (rms). Analiz etmek için tepeden tepeye değerini de kullanabilirsiniz.

• Çıktı Verimliliği

， Iq çok küçük olduğundan, gerçek hesaplamalarda göz ardı edilebilir.

Formülden Vin ve Vout arasındaki voltaj farkı ne kadar büyük olursa, LDO'nun verimliliğinin o kadar düşük olduğu, tükettiği gücün ve ürettiği ısının o kadar büyük olduğu görülebilir.

• Yük Regülasyonu

Belirli bir yük değişimi altında çıkış voltajındaki değişimi ifade eder, burada yük değişimi genellikle yüksüzden tam yüke doğrudur. Yük düzenleme oranı ne kadar küçük olursa o kadar iyidir.

• Hat Düzenlemesi

Giriş değişikliklerinin çıkış üzerindeki etkisini, yani belirli bir yük altında çıkış voltajı değişikliğinin giriş voltajı değişikliğine oranını ifade eder. Doğrusal ayarlama oranı ne kadar küçükse o kadar iyidir.

LDO voltaj regülatörü çipi tipik uygulama devresi referansı

• çıkış voltajını artırmak için devre

• sabit akım düzenleme devresi

• Çift güç çıkış devresi

Aşağıdakiler sık kullanılan LDO'lardır :

Şirket ProfiliSiproin Microelectronics Co, Ltd profesyonel bir "fabless" şirketidir. entegre devre geliştirme ve sistem düzeyinde çözümler sağlama. Şirketin ana ürünleri arasında manyetik depolama STT-MRAM bulunmaktadır, GÜÇ YÖNETİMİIoT iletişimleri, özel sürücüler, endüstriyel ölçüm ve tek çipli mikrobilgisayar (MCU). /DSP) ve ilgili çözümler, resmi web sitesi: http://www.siproin.com