LDO的主要参数
LDO电路是电源管理集成电路的一个重要分支,他具有结构简单,速度快,噪声小,
容易集成等优点,本论文简单总结了LDO 电路的参数,并配以图表。
标签:LDO;负载调整率;线性调整率
0 引言
LDO电路是电源管理集成电路的一个重要分支,他具有结构简单,速度快,噪声小,容易集成等优点, LDO电路被广泛用于片内电源管理方案;不管何种类型的LDO都必须满足精度、功率、负载调整率、线性调整率、温度漂移、纹波抑制性能等要求。文章简单总结了LDO电路的参数,并配以图表。
1 输出电压(Output Voltage)
输出电压是稳压器设计时首先应考虑的参数,也是低压差线性稳压器最重要的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压稳压器使用比较方便,
而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求。固定输出电压稳压器的缺点是外接元件数值的变化将影响稳定精度,有最大负载限制。
2 最大输出电流(Maximum Output Current)
用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同。功率开关的安全工作区和稳压器在负载范围内的稳定性决定了最大输出电流。
3 输入输出电压差(Dropout Voltage)
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好。。图1表示了线性稳压器的三种工作区域:线性区(Regulation Region)、压差区(Dropout Region)和截止区(Off Region)。当电路正常工作时,也就是说当它能够以有限非零的环路增益对输出进行稳压时,稳压器就工作在线性区。当输入电压减小到一定值时,环路中的某个晶体管会进入线性区,此时稳压器仍然可以对输出进行稳压,只不过环路增益要小,因此会带来一些增益误差。当Uin进一步降
低时,环路增益也会进一步降低,直至为零,此时电路达到它驱动能力的极限。稳压器进入压差区,由于前级驱动力受限,功率管会如同开关一样的工作,因为为了维持尽可能高的输出电压,它已经提供了它所能提供的所有电流。在此区域内,Uin和Uout之间的电压差就是压差Vdo,虽然Vdo开始近乎一个常数,就好像是一个电阻性质的压降一样随着Uin的减小而增加,数据手册中通常会列有其在压差区最线性部分的等效电阻。当电路达到它的净空极限时,就会工作在截止区,此时输入电压太低,以至于晶体管无法正常工作,具体而言,已经不能够维持Uo在其目标值并为功率管提供足够的驱动力。
静态电流(Quiescent Current)
传感器故障
也叫接地电流,通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。LDO自身存在的静态电流,不容忽视。接地电流是影响电流效率的一个重要参数。例如,电池供电时,为最大化电池的运行时间,应选择相对于负载电流来说,Iq 极低的 LDO。假设,LDO供电时,Iq 只增加0.02%的微不足道的电池消耗,那么在 100mA 负载情况下,采用 200μA 的 Iq 就比较合理。
4 负载调整率(Load Regulation)
天上的白云像>瓦釜雷鸣
负载调整率是表示当负载变化时引起输出电压也会随之变化的变化量,负载调整率越小,说明他的抗负载干扰的能力越强。
△VLDR=△多少楼台烟雨中Vo/△IO
△IO—最大负载电流
△永远娘VO—负载电流分别为Imin和Imax时的输出电压之差
悟性高是什么意思5 线性调整率(Line Regulation)
线性调整率的定义如图2-7所示,LDO的线性调整率越小,输入电压变化对输出电压影响越小,LDO的性能越好。线性调整率的意义在于在额定输出下输入电压从电路正常输出的最小值变化到最大值引起的输出电压变化。
式中
Vmax—稳压器的最大输入电压
Vo—稳压器的最低输入电压
△V—稳压器的输入Vo到Vmax’输出电压最大值和最小值之差
6 纹波抑制比(PSR)
LDO的输入源往往许多干扰信号存在。PSR反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力。电源抑制PSR是小信号参数。PSR涉及噪声抑制,其不仅与电源增益AIN 互补,还包括整个频谱范围,一般在产品说明书上会给出 200KHZ时(电源波动为200mV P-P Voltage,T=5us)的纹波抑制比。通常输入电源的变化会直接或间接的基准电压的变化,和系统内部闭环增益的变化。通常由BANDGAP产生的Vref的PSR要比系统内部的PSR高的多。 所以
紫水晶的作用PSR≌PSRREG
7 效率(η)
效率决定了便携式设备中电池的寿命。理想条件下,稳压器只传输负载所需要的能量,但是在实际能量处理的过程中,总会有能量损耗,能量传输时,稳压器在其控制环路以及功率开关管上会消耗能量。功率开关管所消耗的功率为其压差(即Vin-Vout)和流经其电流Il
oad的乘积。类似地,消耗在稳压环路上的功率为静态电流IQ和电源电压VIN之间的乘积,即Pq=VIN Iq。因此效率的公式为:
式中,η1为电流效率,在电流为负载电流Iload与总输入电流Iin的比值:
Vout 和Vin是在设计前定好的,η<Vout/Vin ,电流效率η1是一个重要的参数。
[参考文献] (References)
展读[1] Gabriel Alfonso rincon-Mora LDO模拟集成电路设计[M].黄晓宗.北京:科学出版社有限责任公司,2011.
[2] 廖永波 , 鞠家欣 电源管理芯片设计教程 冶金工业出版社; 第1版 (2012年5月1日)