淺談低壓差線性穩(wěn)壓器的拓撲結(jié)構(gòu)與應用

圖4　開關(guān)電源的后置線性穩(wěn)壓器電路

4 多路輸出式低壓差線性穩(wěn)壓器

多路輸出式低壓差線性穩(wěn)壓器電路如圖5所示，利用4個使能端(Enable 1～Enable 4)可分別控制各路穩(wěn)壓輸出的通、斷。通信系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的模塊通常是由各自的穩(wěn)壓器供電的，即使它們采用相同的電源電壓。

圖5　多路輸出式低壓差線性穩(wěn)壓器電路

5　低壓差線性穩(wěn)壓器在微處理器電源系統(tǒng)中的應用

LP2951是SIipex公司推出的低壓差線性穩(wěn)壓器系列產(chǎn)品，其最高輸入電壓為30V，最大輸出電流為100mA。固定輸出式的輸出電壓有 3種規(guī)格：+5.0V、+3.0V和+3.3V。它具有靜態(tài)電流小(僅為75μA)、輸出電壓精度高(±0.5%)、電壓調(diào)整率及負載調(diào)整率高(可達±0.05%)，低壓差(滿載輸出時的壓降為380mV)、低溫度系數(shù)(20×10-6/℃)等優(yōu)點。

圖6　由兩片LP2951CN構(gòu)成的微處理器電源檢測及輔助輸出電路

由兩片LP2951CN(IC1、IC2)構(gòu)成的微處理器電源檢測及輔助輸出電路如圖6所示。LP2951CN的輸出電壓為　 +5V。IC1為主電源，UO1為主輸出，給μP供電。IC2為輔助電源，UO2為輔助輸出，可作為存儲器的備用電源并給鎳鎘蓄電池(NiCad)充電。LP2951CN的SNS(SNSES)為檢測端，UOT接內(nèi)部取樣電阻分壓器的抽頭，F(xiàn)B為反饋端。

低壓差線性穩(wěn)壓器使用注意事項

● 使用低壓差線性穩(wěn)壓器時不得超過芯片的最高輸入電壓(UIM)、最大功耗(PDM)、最高結(jié)溫(TjM)等極限參數(shù)值。最大功耗PDM=(UIM-UO)IOM。一般講，芯片的封裝尺寸越小，功耗越低。

● 輸入電壓必須大于預期的輸出電壓與輸入-輸出壓差之和，即UI>UO+ΔU，否則低壓差線性穩(wěn)壓器無法正常工作。

● 為延長電池使用壽命，應選擇相對于負載電流而言，靜態(tài)電流IQ較小的LDO。例如，為使IQ只增加0.02%的電池消耗，在100mA負載電流的情況下，采用IQ=200μA的VLDO比較合理。某些器件是在室溫條件下規(guī)定的，或只提供IQ與溫度關(guān)系的典型曲線。必要時可實測IQ值。

● 輸出電壓的精度亦稱允許偏差。線性穩(wěn)壓器的輸出電壓精度一般不超過額定值的±5%。對大多數(shù)應用而言，該精度已經(jīng)足夠了。

● 由于輸出電容是用來補償LDO的，因此在選擇輸出電容器時應格外仔細。一般情況下，采用等效串聯(lián)電阻(ESR)較低的大電容器，可提高電源抑制比，降低噪聲電壓并改善瞬態(tài)響應。但ESR過高或過低，也可能造成振蕩。

● 手機、MP3、游戲機及多媒體PDA等便攜式設備，適配300～500mA的LDO。為獲得良好的音頻質(zhì)量，這種LDO在20Hz～20kHz的音頻范圍內(nèi)應具有噪聲電壓低、電源抑制比(PSRR)很高的特性。

● 為滿足精密電子設備的供電要求，應盡量減小LDO的輸出噪聲。LDO的輸出噪聲主要來源于基準電壓電路，它所產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過放大后送至輸出端。影響LDO輸出噪聲的其他因素還有LDO內(nèi)部放大器的極點、零點和輸出極點，外部輸出電容的容量、輸出電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)及負載值。

● 在查閱LDO的產(chǎn)品資料時，應注意所給出精度指標是在室溫下，還是在整個工作溫度范圍內(nèi)，是滿載條件下還是在中等負載或空載條件下。

● LDO有多種壓差數(shù)據(jù)，應區(qū)分輕載、中等負載、滿載條件下的壓差最小值、典型值和最大值。滿載條件下壓差的最大值最具有實際意義，設計時應以此為依據(jù)，確保低壓差線性穩(wěn)壓器在最壞的情況下仍能正常工作。

● 使用LDO時，需要裝合適的散熱器，以便將芯片內(nèi)部產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)出去，避免因散熱不良二導致管芯溫度超過最高結(jié)溫，使LDO無法正常工作，甚至損壞芯片。

● 由LDO構(gòu)成PC主板電源時必須具有良好的瞬態(tài)響應，以利于推動高速變化的負載，確保輸出電壓保持穩(wěn)定。

● 利用低壓差線性穩(wěn)壓器專用設計軟件(例如美國Micrel半導體公司開發(fā)的免費設計軟件LDO-It)，可實現(xiàn)LDO的優(yōu)化設計。