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。
如图,由两个电阻构成的分压,经过放大器放大后,与VREF进行对比,实现对VOUT的调整,利用一个反馈的方法,当输出变小,则VT串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。所以LDO的参数需要注意的是:输入电压,输出电压,最大输出电流,输入/输出电压差、功率、线性调整率、负载调整率、接地电流、温度。
电压差Dropout是LDO选型的非常重要的参数,和功率相关,由于功率的计算为 :P=(VIN-VOUT)*I;
因此,对于压差较大的时候,不适合用LDO,因为压降都耗费在了VT管的压降下,尤其在PCB设计的时候,一些LDO芯片背面有较大的接地焊盘,设计的时候手册会给出需要接地焊盘,增加散热(虽然有些LDO的电流很小,但是还是需要考虑散热)。线性调整率和负载调整率主要针对输入变化和输出变化对LDO的影响,线性调整率决定输入电压变化,输出电压的影响,负载调整率决定了负载变化时,LDO的抗干扰性。
LDO选择电压输出,规格书会给出一些参考的分压电阻,而且有时候给出的电阻值大小比较不常用,所以会选择一些比例不变的电阻值进行替换,但是需要注意的是:分压电阻阻值越小,电阻的功耗就会大,分压电阻过大的话,LDO的偏置电流就满足不了要求。
综合考量
输入电压和输出电压范围。如果输入输出电压差值很大,此时就应该选择DCDC,效率高损耗低;如果选择LDO器件,随着输入输出压差的增加,器件的效率一直下降,由此带来的问题就是高发热量;
看预算。相同输入输出电压的LDO可选择时,确认研发以及生产的成本,成本如果可行的话,用便宜的,显然LDO是不错的选择;首先单芯片的价格,DCDC贵,外加滤波电容、储能电感、续流二极管,这些东西可是不便宜的。
空间。PCB是项目最终需要拿出来的实物,所有的直插式、表贴式元件都是安装在PCB板上的,如果空间足够,看其他要求,有空间问题,LDO占用空间小于DCDC。
看负载规格。像CPU、GPU、内核电压这种,需要很大的工作电流,此时LDO已经不满足条件了,因为前面说了,负载越大,损耗越多,这是两者的工作原理决定的。
看负载要求。对于LDO来说,纹波小,稳定;对于DCDC来讲,纹波大;所以想WiFi、蓝牙、GPS等工作需要很小的纹波时,DCDC就派不上用处了,因为电源波动太大,超过IO口电压容忍值,会导致后级负载对高低电平的判断失误。
看输出电压规格。如果在一个应用中,需要输出多路电源,电源值高于VCC和低于VCC,此时就需要DCDC了,应为DCDC可以利用电感升压,利用电感降压,可以同时满足需求。
看应用环境。电子威廉希尔官方网站
工作的环境不一致,会导致芯片的表现差异巨大,寿命也会大大缩短,比如湿度、温度等,而产品种类不一致,器件厂商不一致,则产品的使用环境是不一致的,这个需要看需求看电源手册决定。
看功率系数。输入电压、输出电压、最大用电电流决定了耗散在本体上的功率,而不同的封装尺寸和PCB环境,散热能力会有上限,如果本体上承载的功率超过了上限,那么就会烧毁。比如输入3.3V,输出1.2V,电流1A,那么耗散在LDO本体上的功率就有2.1W,那么就要查看这颗LDO的热功率,在产品最高环境温度下,散热功率要足够安全。
特别关注:
在LDO的输出电容选择中,都会有一个对电容ESR值的范围的要求,以防止输出震荡的反生。要看LDO的设计要求,有些会要求ESR不能太小,否则会不稳定,作者就曾遇到diods的LDO,输出电容ESR比较小,造成输出不稳定,原厂明确回复是ESR太小了,要用EAR比较大的输出电容;
深层的原因是LDO整个环路稳定性的设计,不同的设计模型对应的ESR有限制(具体原理这里不展开了,单独分析),总体来说分两类,ESR比较大,ESR比较小。所以要特别关注一下。
低ESR的电容充放电速度较快,如果稳压器的调节率不匹配的话,会发生振荡从而失去稳压特性。
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。
如图,由两个电阻构成的分压,经过放大器放大后,与VREF进行对比,实现对VOUT的调整,利用一个反馈的方法,当输出变小,则VT串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。所以LDO的参数需要注意的是:输入电压,输出电压,最大输出电流,输入/输出电压差、功率、线性调整率、负载调整率、接地电流、温度。
电压差Dropout是LDO选型的非常重要的参数,和功率相关,由于功率的计算为 :P=(VIN-VOUT)*I;
因此,对于压差较大的时候,不适合用LDO,因为压降都耗费在了VT管的压降下,尤其在PCB设计的时候,一些LDO芯片背面有较大的接地焊盘,设计的时候手册会给出需要接地焊盘,增加散热(虽然有些LDO的电流很小,但是还是需要考虑散热)。线性调整率和负载调整率主要针对输入变化和输出变化对LDO的影响,线性调整率决定输入电压变化,输出电压的影响,负载调整率决定了负载变化时,LDO的抗干扰性。
LDO选择电压输出,规格书会给出一些参考的分压电阻,而且有时候给出的电阻值大小比较不常用,所以会选择一些比例不变的电阻值进行替换,但是需要注意的是:分压电阻阻值越小,电阻的功耗就会大,分压电阻过大的话,LDO的偏置电流就满足不了要求。
综合考量
输入电压和输出电压范围。如果输入输出电压差值很大,此时就应该选择DCDC,效率高损耗低;如果选择LDO器件,随着输入输出压差的增加,器件的效率一直下降,由此带来的问题就是高发热量;
看预算。相同输入输出电压的LDO可选择时,确认研发以及生产的成本,成本如果可行的话,用便宜的,显然LDO是不错的选择;首先单芯片的价格,DCDC贵,外加滤波电容、储能电感、续流二极管,这些东西可是不便宜的。
空间。PCB是项目最终需要拿出来的实物,所有的直插式、表贴式元件都是安装在PCB板上的,如果空间足够,看其他要求,有空间问题,LDO占用空间小于DCDC。
看负载规格。像CPU、GPU、内核电压这种,需要很大的工作电流,此时LDO已经不满足条件了,因为前面说了,负载越大,损耗越多,这是两者的工作原理决定的。
看负载要求。对于LDO来说,纹波小,稳定;对于DCDC来讲,纹波大;所以想WiFi、蓝牙、GPS等工作需要很小的纹波时,DCDC就派不上用处了,因为电源波动太大,超过IO口电压容忍值,会导致后级负载对高低电平的判断失误。
看输出电压规格。如果在一个应用中,需要输出多路电源,电源值高于VCC和低于VCC,此时就需要DCDC了,应为DCDC可以利用电感升压,利用电感降压,可以同时满足需求。
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工作的环境不一致,会导致芯片的表现差异巨大,寿命也会大大缩短,比如湿度、温度等,而产品种类不一致,器件厂商不一致,则产品的使用环境是不一致的,这个需要看需求看电源手册决定。
看功率系数。输入电压、输出电压、最大用电电流决定了耗散在本体上的功率,而不同的封装尺寸和PCB环境,散热能力会有上限,如果本体上承载的功率超过了上限,那么就会烧毁。比如输入3.3V,输出1.2V,电流1A,那么耗散在LDO本体上的功率就有2.1W,那么就要查看这颗LDO的热功率,在产品最高环境温度下,散热功率要足够安全。
特别关注:
在LDO的输出电容选择中,都会有一个对电容ESR值的范围的要求,以防止输出震荡的反生。要看LDO的设计要求,有些会要求ESR不能太小,否则会不稳定,作者就曾遇到diods的LDO,输出电容ESR比较小,造成输出不稳定,原厂明确回复是ESR太小了,要用EAR比较大的输出电容;
深层的原因是LDO整个环路稳定性的设计,不同的设计模型对应的ESR有限制(具体原理这里不展开了,单独分析),总体来说分两类,ESR比较大,ESR比较小。所以要特别关注一下。
低ESR的电容充放电速度较快,如果稳压器的调节率不匹配的话,会发生振荡从而失去稳压特性。
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