器件选型电源篇-LDO器件选型

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LDO选型

1. LDO描述

LDO即low dropout regulator,是一种低压差线性稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5V转3.3V,输入与输出之间的压差只有1.7v,显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况,芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

LDO是通过调整三极管或MOS管的输入输出电压差来实现固定的电压输出,基本元件是调整管和电压参考元件,电压转换的过程是连续平滑的,电路上没有开关动作。LDO电路的特点是输出电压纹波很小,带负载能力较弱,转换效率较低。

以下是元器件商城LDO选购筛选条件:

 输出配置:正,负,正或负;

 输出类型:可调/可编程,可调,固定,固定/可调

 输出通道数:1至4;

 最大输入电压:-40V至450V(典型值);

 输出电压(固定):1.2V,1.8V,2.8V,3.3V,4V,5V,12V等(典型值);

 输出电压(可调):0V至15V,0.8V至5V等;

 压降(max):1.3V@800mA,1.6V@1A,[email protected]等;

 最大输出电流:10mA至8A(典型值);

 工作电源电流(max):0.1uA至700mA(典型值);

 纹波抑制(PSRR):18dB(1kHZ),117dB至56dB(120HZ至10MHZ);

 工作温度:0℃至70℃,-40℃至85℃,-65℃至150℃(TJ)等;

 参考封装:SOT-23-5,SOT-89-3,SOP-8,LQFP-48等。

 品牌/产地:AMS,TI,ST,ADI,ZLG等。

 包装/方式:托盘,盒装,管装,编带等。

2.LDO关键指标及定义

2.1 输入电压范围

LDO的输入电压范围决定了最低的可用输入电源电压。器件数据手册指标可能提供宽的输入电压范围,但最小的输入电压Vin必须大于Vout+Vdrop。需要注意,这与器件手册中所给出的输入电压最小值无关。

例如器件AMS1117-1.8,Vdrop=1.3V@1A,因此最小输入电压典型值为3.3V,4V,5V。

2.2 压差

在压差模式下,调整元件作用类似于可变电阻,阻值接近于零,LDO无法调节输出电压,因此输入电压和负载调整率,精度,PSRR和噪声等参数无意义。压差应尽可能小,以使功耗最小,效率最高,已知商城中压差最小为550nV@1A。

例如器件AMS1117-1.8,Vdrop=1.3V@1A,要求查看最大电流对应的最小压差。

2.3 输出电压

输出电压是LDO的重要参数之一,LDO有固定输出电压和可调输出电压两种类型。

固定输出LDO使用比较方便,有厂家精密调整,精度很高,所以LDO建议选取固定输出电压,不选带有ADJ功能能够节省器件,降低干扰。但固定输出电压均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,是否选用带有ADJ功能的LDO根据后级电路输入电压确定。

2.4 最大输出电流

LDO的输出电流有限,商城提供LDO器件输出电流在10mA至8A之间,要想保证8A输出还有诸多限制条件,通常,输出电流越大的LDO成本越高,为了降低成本, 一般确定好输出电流Iout后,至少留25%的裕量。

2.5 效率

LDO的效率由接地电流和输入/输出电压确定。如需获得较高的效率,必须降低裕量电压和接地电流。此外,还必须最大程度的缩小输入和输出之间的电压差,输入至输出电压差是确定效率的内在因素,与负载条件无关。

例如,采用5V电源供电时,3.3V的LDO的效率不超过66%,但当输入电压降至3.6V时,其效率将增加至91.7%。

2.6 温度性能

LDO的工作温度由环境温度和结点温度组成,由于LDO工作时会发热,因此工作温度超过环境温度。

在器件手册中,给出功耗Pd与最大工作结温Tj(max),环境温度及器件封装类型有关,Pd为(Vin(max)-Vout(min))X Iout(max),其中:Pd为最恶劣情况下的最大实际功耗,因此不能因为LDO带载工作时在指定工作温度范围内烧坏。

不同封装,其LDO的温度性能是不一样的,一般SOT-23封装发热功率不超过0.3W,SOT-89封装发热功率不超过0.5W。

2.7 电源抑制比(PSRR)

LDO的输入源往往存在许多干扰信号存在,电源抑制比(PSRR)反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力,PSRR越大输出信号受输入源的影响越低。

想要选择高的PSRR的LDO时,取决于以下几点:

在10HZ至100kHZ的频率范围内,PSRR取决于LDO的性能;

而在高于100kHZ的频率范围,PSRR更多的则是受系统中无源器件的影响(使用建议的输入输出实际电容值,优化PCB不搬和接地尽量减少外部纹波的串扰);

LDO工作在接近压差模式时没有充分的空间来抑制输入纹波信号,也会降低PSRR。

例如LDO前面的DC/DC的开关频率时100kHZ,纹波大小在100mV,可以根据器件PSRR特征图计算LDO之后的纹波大小。(如50dB@100kHZ,LDO之后的纹波大小为0.3mV)

2.8 输出噪音

不同于PSRR,输出噪音是指LDO自身产生的噪音信号,低噪音的LDO可以很好的降低LDO产生额外噪音,使输出的电压更加纯净。

*例如AMS1117-3.3器件在10HZ至10kHZ带宽范围内有0.005%Vout的输出噪音。因此在比较数据手册指标时,给定的带宽和工作条件是重要的考虑因素。

2.9 负载调整率

当负载电流变化缓慢时,一般LDO能够保持输出恒定不变,当负载电流快速变化时,输出电压就会随之改变,输出电压的变化量决定了负载瞬态性能,这个值越小越好。

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