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LDO是low dropout regulator,意為低壓差線(xiàn)性穩壓器,是相對于傳統的線(xiàn)性穩壓器來(lái)說(shuō)的。傳統的線(xiàn)性穩壓器,如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v轉3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v,顯然是不滿(mǎn)足條件的。針對這種情況,才有了LDO類(lèi)的電源轉換芯片。; b( {7 _' A9 U5 W
5 n# ~, @6 Y! [& Q; |. ` ?LDO 是一種線(xiàn)性穩壓器。線(xiàn)性穩壓器使用在其線(xiàn)性區域內運行的晶體管或 FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調節的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱(chēng)為傳遞設備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線(xiàn)性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類(lèi)似。 3 |# ]& a5 s' e5 f/ A3 {6 h
- `# d) \% R1 b& @- o& I1 P' _ 更新的發(fā)展使用 MOS 功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用 功率MOS,通過(guò)穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON 電阻造成的。如果負載較小,這種方式產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。 1 F( r2 S- P, e3 P3 O$ T& i
& s+ y: \% Z7 d DC-DC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉換),只要符合這個(gè)定義都可以叫DCDC轉換器,包括LDO。但是一般的說(shuō)法是把直流變(到)直流由開(kāi)關(guān)方式實(shí)現的器件叫DCDC。 / z( j; h( v: w. S. d9 n
* o$ P( g8 H1 g+ @! t3 Q u LDO是低壓降的意思,這有一段說(shuō)明:低壓降(LDO)線(xiàn)性穩壓器的成本低,噪音低,靜態(tài)電流小,這些是它的突出優(yōu)點(diǎn)。它需要的外接元件也很少,通常只需要一兩個(gè)旁路電容。新的LDO線(xiàn)性穩壓器可達到以下指標:輸出噪聲30μV,PSRR為60dB,靜態(tài)電流6μA(TI的TPS78001達到Iq=0.5uA),電壓降只有100mV(TI量產(chǎn)了號稱(chēng)0.1mV的LDO)。 LDO線(xiàn)性穩壓器的性能之所以能夠達到這個(gè)水平,主要原因在于其中的調整管是用P溝道MOSFET,而普通的線(xiàn)性穩壓器是使用PNP晶體管。P溝道MOSFET是電壓驅動(dòng)的,不需要電流,所以大大降低了器件本身消耗的電流;另一方面,采用PNP晶體管的電路中,為了防止PNP晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低輸出能力, 輸入和輸出之間的電壓降不可以太低;而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于MOSFET的導通電阻很小,因而它上面的電壓降非常低。
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如果輸入電壓和輸出電壓很接近,最好是選用LDO穩壓器,可達到很高的效率。所以,在把鋰離子電池電壓轉換為3V輸出電壓的應用中大多選用LDO穩壓器。雖說(shuō)電池的能量最後有百分之十是沒(méi)有使用,LDO穩壓器仍然能夠保證電池的工作時(shí)間較長(cháng),同時(shí)噪音較低。 " C3 O7 K) @0 W0 O( x r
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如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近,就要考慮用開(kāi)關(guān)型的DCDC了,因為從上面的原理可以知道,LDO的輸入電流基本上是等于輸出電流的,如果壓降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。 / D8 m( Z( d+ g0 h1 x
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DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉換器的優(yōu)點(diǎn)是效率高、可以輸出大
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8 k ~7 I, ~0 B! J5 s; | 電流、靜態(tài)電流小。隨著(zhù)集成度的提高,許多新型DC-DC轉換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是,這類(lèi)電源控制器的輸出脈動(dòng)和開(kāi)關(guān)噪音較大、成本相對較高。 " H% b9 \' @9 z5 E- P) H4 i
7 c! V& N; c8 i$ q3 ] 近幾年來(lái),隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展,表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低,體積越來(lái)越小。由于出現了導通電阻很小的MOSFET可以輸出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如對于3V的輸入電壓,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的輸出。其次,對于中小功率的應用,可以使用成本低小型封裝。另外,如果開(kāi)關(guān)頻率提高到1MHz,還能夠降低成本、可以使用尺寸較小的電感器和電容器。有些新器件還增加許多新功能,如軟啟動(dòng)、限流、PFM或者PWM方式選擇等。 2 S. P; ]* l' `9 b
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總的來(lái)說(shuō),升壓是一定要選DCDC的,降壓,是選擇DCDC還是LDO,要在成本,效率,噪聲和性能上比較。
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TI,NS,Maxim,LTC,Intersil,Fairchild,Micrel等;
8 }% ~1 d; ^: { N2 i+ NLDO的四大要素 壓差Dropout、噪音Noise、共模/紋波抑制比(PSRR)、靜態(tài)電流Iq,這是LDO的四大關(guān)鍵數據。 4 Y' w+ U% [$ P+ z
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產(chǎn)品設計師按產(chǎn)品負載對電性能的要求結合四大要素來(lái)選擇LDO。 w3 x" p" _2 u
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在手機上用的LDO要求盡可能小的噪音(紋波),在沒(méi)有RF的便攜式產(chǎn)品需求靜態(tài)電流小的LDO。
9 e8 }4 |0 ^/ ^$ S7 uLDO的工作條件Vin >= Vdrop + Vout。
5 [; ~: I+ {5 L2 f' V7 Y& ]4 M8 N 且一般需要兩個(gè)外接電容:Cin、Cout,一般采用鉭電容或MLCC。
9 A4 Q$ C( c: g5 e$ R6 [ 注意:LDO是穩壓器 |