如何選擇低壓降穩(wěn)壓器

封裝及功耗散逸
可攜式應(yīng)用的零件放置空間必然受限，因此解決方案的體積就顯得相當(dāng)重要。直接采用裸晶?？蓪Ⅲw積減至最小，但卻無(wú)法采用封裝技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，例如機(jī)構(gòu)保護(hù)能力和符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有的組件組裝設(shè)施也不容易處理這些裸晶粒。芯片級(jí)封裝 (CSP) 不但提供裸晶粒的體積優(yōu)點(diǎn)，還能帶來(lái)封裝的許多好處。

在無(wú)線手機(jī)市場(chǎng)需求帶動(dòng)下，芯片級(jí)封裝產(chǎn)品的供應(yīng)日益廣泛，例如TI預(yù)計(jì)在9月推出的200 mA射頻低壓差穩(wěn)壓器就采用0.84 x 1.348厘米的芯片級(jí)封裝 (圖1)，它所使用的先進(jìn)封裝技術(shù)使得組件組裝更容易，還提供很高的電路板層級(jí)可靠性。

圖1：采用芯片級(jí)封裝的低壓降穩(wěn)壓器擁有裸晶粒的體積優(yōu)點(diǎn)，并能享受封裝帶來(lái)的許多好處，圖中是它與SOT-23及SC-70封裝的比較

? 3厘米的SOT-23、超小型的2.13 ?其它小型封裝包括應(yīng)用廣泛的3 2.3厘米SC-70以及厚度低于1厘米的ThinSOT和QFN封裝。QFN封裝底部采用散熱焊墊，它能在組件和電路板之間形成有效的散熱接面，使得這種封裝擁有更良好的散熱能力。

設(shè)計(jì)時(shí)必須注意不可超過(guò)封裝的最大功耗散逸能力，我們可利用PDISSIPATION = (VIN-VOUT) / (IOUT + IQ) 來(lái)計(jì)算功耗散逸；通常封裝越小，散熱能力也越差，但也有例外，例如QFN封裝的散熱能力就很接近體積1.5至2倍的許多其它封裝。

低壓降穩(wěn)壓器的電路拓樸和靜態(tài)電流
要將電池的供電時(shí)間延至最長(zhǎng)，最好選擇靜態(tài)電流IQ比負(fù)載電流小很多的穩(wěn)壓器，例如若負(fù)載電流為100 mA，則200 μA的靜態(tài)電流是合理選擇，此時(shí)IQ只會(huì)使得電池漏電流增加0.02%，可說(shuō)是微不足道。

在某些情形下，受到電池放電特性的影響，低壓差穩(wěn)壓器所需的「最小電壓差」可能成為電池壽命的主導(dǎo)因素，例如堿性電池的放電曲線較平緩，因此當(dāng)其電壓下降至無(wú)法滿(mǎn)足穩(wěn)壓器的「最小電壓差」要求時(shí)，其電池剩下的電力常會(huì)超過(guò)同樣情形的鎳氫電池。設(shè)計(jì)人員必須在IQ和最小電壓差之間做出取舍，使得電池在供電期間能盡量利用它所儲(chǔ)存的電力；換言之，較小的IQ并不一定代表較長(zhǎng)的電池壽命。

IQ在雙極電路拓樸中的特性也值得注意，它不僅會(huì)隨著負(fù)載電流大幅改變，穩(wěn)壓器因?yàn)檩斎腚妷哼^(guò)低而失去穩(wěn)壓功能時(shí)，IQ也會(huì)增加。

另外，還要注意IQ在規(guī)格表中的指定方式，有些組件只列出室溫下的IQ值，或是只有一條典型曲線，代表IQ與溫度之間的關(guān)系；這種方式雖然也有好處，對(duì)于最大靜態(tài)電流卻沒(méi)有任何保證。如果IQ對(duì)于應(yīng)用很重要，選擇組件時(shí)最好確保它在所有負(fù)載、溫度和制程變異條件下都能符合要求，并且使用MOS類(lèi)型的導(dǎo)通組件。

輸出電容
典型的低壓差穩(wěn)壓器應(yīng)用需要外接輸入和輸出電容，設(shè)計(jì)人員可以選擇對(duì)于電容穩(wěn)定性沒(méi)有任何要求的低壓差穩(wěn)壓器，以便將體積和成本減至最少，或是徹底省下這些零件。值得注意的是，通常電容的電容值越大及等效串聯(lián)阻抗 (ESR) 越小，即可提供更高的電源拒斥比、更低的噪聲以及更良好的瞬時(shí)響應(yīng)能力。

陶瓷電容通常較受歡迎，因?yàn)樗鼈兊某杀镜停收蠒r(shí)會(huì)變成開(kāi)路；鉭質(zhì)電容成本較高，故障時(shí)則會(huì)變成短路。輸出電容的等效串聯(lián)阻抗會(huì)影響電路穩(wěn)定性，陶瓷電容的等效串聯(lián)阻抗較小，約為數(shù)十毫奧姆，鉭質(zhì)電容的等效串聯(lián)阻抗則在數(shù)百毫奧姆左右。許多鉭質(zhì)電容的等效串聯(lián)阻抗還會(huì)隨著溫度大幅改變，進(jìn)而對(duì)穩(wěn)壓器的工作效能造成負(fù)面影響。陶瓷電容可用來(lái)取代鉭質(zhì)電容，只要在電容和地線之間加上一顆溫度穩(wěn)定性良好的適當(dāng)電阻 (通常為200 mA。請(qǐng)與穩(wěn)壓組件制造商聯(lián)絡(luò)，確保得到正確的電路設(shè)計(jì)。

射頻和音訊應(yīng)用
最后，讓我們考慮可攜式應(yīng)用中某些特殊電路的電源需求。

射頻電路包含低噪聲放大器、升頻／降頻轉(zhuǎn)換器、混波器、鎖相回路、壓控振蕩器、中頻放大器以及功率放大器，因此需要低噪聲和高電源拒斥比的低壓降穩(wěn)壓器。現(xiàn)代發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路的設(shè)計(jì)都非常小心，確保它們能提供很低的噪聲和良好的線性能力。

電源噪聲可能造成壓控振蕩器的相位噪聲增加，并隨之進(jìn)入發(fā)射放大器和接收放大器。由于W-CDMA之類(lèi)的現(xiàn)有手機(jī)技術(shù)對(duì)于頻譜再生 (spectral regrowth) 以及相鄰?fù)ǖ拦β室蠖己車(chē)?yán)格，因此就算只有很少的電源噪聲進(jìn)入放大器的基極／閘極或是集極／汲極的電源供應(yīng)，也可能造成相鄰信道噪聲或假訊號(hào) (spurious signal)。