如何选择LDO

在选择低压降线性调节器(ldo) 时,需要考虑的基本问题包括输入电压范围、预期输出电压、负载电流范围以及其封装的功耗能力。但是,便携式应用需要考虑更多问题。接地电流或静态电流 (ignd 或 iq)、电源波纹抑止比 (psrr)、噪声与封装大小通常是为便携式应用决定最佳 ldo 选择的要素。

  输入、输出以及降低电压

  选择输入电压范围可以适应电源的ldo。下表列出了便携式设备所采用的、流行的电池化学物质的电压范围。

  在确定 ldo 是否能够提供预期输出电压时,需要考虑其压降。输入电压必须大于预期输出电压与特定压降之和,即 vin > vout + vdropout。如果 vin 降低至必需的电压以下,则我们说 ldo 出现"压降",输出等于输入减去旁路元件 (pass element) 的 rds(on) 乘以负载电流。

  需要注意压降时的性能变化。驱动旁路晶体管的误差放大器完全打开或者出于"待发状态"(cocked),因此不产生任何环路增益。这意味着线路与负载调节很差。另外,psrr 在压降时也会显著降低。

  选用可提供预期输出电压的 lod 作为节省外部电阻分压器成本与空间的固定选项,外部电阻分压器一般用于设置可调器件的输出电压。利用可调 ldo 可以设置输出,以提供内部参考电压,其一般为 1.2v 左右,只需把输出连接到反馈引脚。请与厂商确认是否具备该功能。

  负载电流要求

  通考虑负载需要的电流量并据此选择 ldo。请注意:额定电流为比如 150ma 的 ldo 可能会在短时间内提供高出很多的电流。请查验最低输出电流限值规范,或者咨询有关厂商。

  电池电压

  封装与功耗

  便携式应用本质存在空间限制,因此解决方案的大小至关重要。裸片可以最小化尺寸但是缺乏封装的诸多优势,如:保护、行业标准以及能够被现有装配架构轻松采用等特性。芯片级封装 (csp) 能在提供裸片的尺寸优势的同时还可以带来封装的许多优势。

  在无线手持终端市场需求的推动下,csp产品正不断推陈出新。例如,采用0.84 x 1.348-mm csp的德州仪器 (ti) 200ma rf ldo(参见图1)预计将于9月份上市,其采用可实现轻松装配以及高板级可靠性的技术。

  其他小型封装包括流行的3x3mm sot-23、小型2.13x2.3mm sc-70以及亚1毫米高度封装 (sub-1-mm-height package)、thinsot及无引线四方扁平封装 (qfn)。由于在下侧采用了能够在器件与pc板之间建立高效散热接触的散热垫,qfn 因而可提供更好的散热特性。

  请注意不要超过封装的最大功耗额定值。功耗可以采用pdissipation = (vin-vout)/(iout + iq) 进行计算。一般来说,封装尺寸越小,功耗越小。但是qfn封装可以提供极佳的散热性能,这种性能完全可与尺寸是其1.5~2倍的众多封装相媲美。

图1:与sot-23和sc-70封装相比,采用芯片级封装的ldo同时具备裸片尺寸优势与封装优势

  ldo拓扑与iq

  为了最大化电池的运行时间,需要选择相对于负载电流来说静态电流iq较低的ldo。例如,考虑到iq 只增加0.02%的微不足道的电池消耗,在100ma负载情况下,一般采用200μa的iq比较合理。

  另外,还需要注意的是,由于电池放电特性,某些情况下压降会对电池寿命产生决定性影响。由于碱性电池放电速度较慢,其电源电压在压降情况下可以提供比nimh电池更多的容量。必须在 iq 和压降之间仔细权衡,以便在电池寿命期间获得最大的容量,因此,较低的iq并不能始

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计