LDO常見的參數(shù)與其參考意義
一、LDO的幾個重要參數(shù)
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201909/404783.htm低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)它的終極使命就是為后級電路提供穩(wěn)定的電壓電流。在選擇LDO時,除了選擇合適的工作電壓和帶載電流,通常還需要結(jié)合當(dāng)前輸入端的供電環(huán)境,輸出端的負(fù)載要求,結(jié)合LDO的幾個常見參數(shù)選擇最適合的LDO。下面是LDO常見的幾個重要參數(shù)。
1. 壓差
LDO的輸入電壓和輸出電壓的差值就是LDO的壓差。在一定的負(fù)載電流下,LDO以最小的輸入電壓維持正常的輸出電壓,此時輸入電壓與輸出電壓的差稱為最小壓差。LDO在不同的負(fù)載電流下有著不同的最小壓差。為了保證輸出電壓的穩(wěn)定,在實際應(yīng)用中需要根據(jù)負(fù)載電流的大小來判斷保證正常的輸出電壓所需的最小壓差。LDO的壓差決定了它的工作電壓范圍,低壓差的LDO則可以接受更低的工作電壓,應(yīng)用在輸入電壓更低的場合,并且降低了耗散功率,提高了效率。圖1是某LDO壓差特性曲線,該LDO標(biāo)稱輸出電壓為2.8V,從圖中可以看出,輸出電流為500mA時,輸入電壓至少要為3.2V以上才能維持正常的2.8V電壓輸出。
圖1 壓差特性曲線
2. 地電流
地電流是LDO正常工作時地引腳流過的電流,是LDO工作時自身消耗的電流,也等于輸入電流與負(fù)載電流的差,當(dāng)輸出電流為0時,該電流又稱靜態(tài)電流。通常地電流小的LDO的其他參數(shù)性能相對比較差,反之亦然。一般在電池供電場合,地電流小的LDO,能夠提高設(shè)備的續(xù)航時間和供電效率。通常地電流與輸入電壓、溫度和負(fù)載電流等有關(guān)。圖2是某LDO地引腳電流與輸入電壓的關(guān)系曲線,通常來說地電流會隨著輸入電壓的增大而增大。
圖2 地電流特性曲線
3. 負(fù)載調(diào)整率
通常在一定輸入電壓下,隨著負(fù)載電流的變化,LDO的輸出電壓也會有一定的變化。通過負(fù)載調(diào)整率這個參數(shù)我們就能知道LDO在不同的負(fù)載電流下,輸出電壓的變化范圍。所以負(fù)載調(diào)整率表征LDO在負(fù)載變化時,輸出維持穩(wěn)定電壓的一種能力。在某一恒定的輸入電壓下,我們可以通過改變負(fù)載電流,測試實際輸出電壓偏離與標(biāo)稱電壓的百分比來得到負(fù)載調(diào)整率。
負(fù)載調(diào)整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%
這里VMAX為測試過程中LDO的最大輸出電壓,VMIN為最小輸出電壓,VOUT為標(biāo)稱輸出電壓。通過式子,可以知道LDO的負(fù)載調(diào)整率越小穩(wěn)壓能力越出色。圖3為某LDO負(fù)載調(diào)整曲線,通常來說隨著輸出電流的增大輸出電壓會有所下降。
圖3 負(fù)載調(diào)整曲線
4. 線性調(diào)整率
通常在一定負(fù)載電流下,隨著輸入電壓的變化,LDO的輸出電壓也會有一定的變化。通過線性調(diào)整率這個參數(shù)我們就能知道LDO在不同的輸入電壓下,輸出電壓的變化范圍。所以線性調(diào)整率表征LDO在輸入電壓變化時,輸出維持穩(wěn)定電壓的一種能力。在某一恒定的負(fù)載電流下,我們可以通過改變輸入電壓,測試實際輸出電壓偏離與標(biāo)稱電壓的百分比來得到線性調(diào)整率。
線性調(diào)整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%
這里VMAX為測試過程中LDO的最大輸出電壓,VMIN為最小輸出電壓,VOUT為標(biāo)稱輸出電壓。通過式子,可以知道LDO的線性調(diào)整率越小穩(wěn)壓能力越出色。圖4為某LDO線性調(diào)整曲線,該LDO在輸入電壓為3.5V~5.0V時輸出電壓相對較高。
圖4 線性調(diào)整曲線
5. 電源紋波抑制比(PSRR)
LDO通常會使用開關(guān)電源作為供電設(shè)備,開關(guān)電源的工作原理就決定了開關(guān)電源會產(chǎn)生較大的紋波。LDO通常有著出色的抑制紋波的能力。參數(shù)PSRR就是表征LDO抑制輸出紋波的能力的,它的單位為dB。通過測試LDO的輸入和輸出端的紋波幅值,根據(jù)以下式子計算就能得到LDO的紋波抑制比(PSRR)。
PSRR=20lg V_(IN-Ripple)/V_(OUT-Ripple)
這里VOUT-Ripple為LDO輸出端紋波幅值,VIN-Ripple為輸入端紋波幅值。不同的頻率的紋波,LDO的PSRR值也會不同,通過式子我們知道,PSRR的值越大,紋波抑制能力越出色。圖5為某LDO PSRR曲線,該LDO的PSRR與旁路電容有關(guān),在紋波頻率為10Hz時,該LDO的PSRR約為64dB。
圖5 PSRR特性曲線
6. 瞬態(tài)響應(yīng)
在LDO應(yīng)用中,輸入電壓和輸出負(fù)載有時候會有劇烈的變化。LDO的輸入端可能會因為供電設(shè)備的電壓波動而造成LDO的輸入端電壓劇烈變化的情況。輸出端可能會出現(xiàn)輸出負(fù)載的切換,出現(xiàn)某部分負(fù)載啟動或停止等情況。這些情況都會造成LDO輸出電壓產(chǎn)生波動。我們可以通過LDO的瞬態(tài)響應(yīng)曲線來了解LDO在遇到輸入電壓或負(fù)載電流在劇烈變化時LDO輸出電壓的變化情況。具有良好瞬態(tài)響應(yīng)的LDO,在輸入電壓或負(fù)載電流在劇烈變化時,LDO的輸出電壓波動幅度小,恢復(fù)時間快。圖6為某LDO線性瞬態(tài)響應(yīng)曲線,當(dāng)輸入電壓波動1V時,輸出電壓也跟著波動約25mV,然后電壓逐漸恢復(fù)。圖7為某LDO負(fù)載電流突然從0.1mA切換為500mA時,輸出電壓瞬間會跌落約40mV然后有所恢復(fù)。
圖6 線性瞬態(tài)響應(yīng)曲線
圖7 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)曲線
二、如何設(shè)計一個性能良好的穩(wěn)壓電路
1. 在靠近LDO的輸入輸出端接電容,為了獲得更好的瞬態(tài)響應(yīng)可以適當(dāng)增大輸入輸出電容容值;
2. 為了降低輸出噪聲提高PSRR,在LDO的BYP引腳處接入合適的旁路電容;
3. 根據(jù)供電電源特點(diǎn),負(fù)載的供電要求,結(jié)合以上參數(shù)選擇性能優(yōu)異的LDO,例如ZL6205。
ZL6205是廣州立功科技股份有限公司設(shè)計的一款500mA低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)。 ZL6205具有極低的關(guān)斷電流和靜態(tài)功耗,特別適用于2.3V至5.5V的供電設(shè)備。ZL6205的初始輸出電壓精度為±1%。當(dāng)輸出電流500mA時,ZL6205典型壓差為240mV。ZL6205內(nèi)置快速放電電路,當(dāng)輸入電壓掉電到設(shè)定值時,內(nèi)部快速放電電路開啟使輸出快速放電。ZL6205具有欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)和過溫保護(hù)等保護(hù)功能。ZL6205應(yīng)用于低噪聲應(yīng)用時可外接旁路電容來降低輸出噪聲。其良好的PSRR,調(diào)整率與瞬態(tài)響應(yīng)等動態(tài)響應(yīng)特性,為用戶優(yōu)秀的設(shè)計添磚加瓦。ZL6205采用TSOT23-5封裝,減少了所需電路板的空間,外圍僅需要極少元件,降低了用戶使用的成本。
ZL6205產(chǎn)品特性
l 500mA最大輸出電流;
l 低壓差(典型值為240mV@IO=500mA);
l 可與陶瓷輸出電容配合使用;
l 必要時外部10 nF旁路電容,用于低噪聲;
l 快速啟動;
l 具有快速放電功能;
l 靜態(tài)電流典型值50μA;
l 初始電壓精度±1.0%;
l 欠壓保護(hù);
l 過流保護(hù);
l 過溫保護(hù);
l TSOT23-5封裝;
l 不含鉛、鹵素和BFR,符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
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