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LDO線性穩(wěn)壓器

發(fā)布時(shí)間:[ 2023-02-18 05:31:23]

LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器應(yīng)用于其線性區(qū)域運(yùn)行的晶體管或 FET,過量電壓從使用的鍵入電壓中降低,導(dǎo)致輸出電壓調(diào)整。說白了,壓降電壓是指穩(wěn)壓器將輸出電壓保持在額定電流左右 100mV 鍵入電壓和輸出電壓凈額的極小值。

正輸出電壓LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常采用輸出功率晶體管(也稱為傳輸機(jī)械設(shè)備) PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩(wěn)壓器可以有很低的壓降電壓,通常是 200mV 上下;相比之下,應(yīng)用程序 NPN 傳統(tǒng)的復(fù)合開關(guān)電源晶體管線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 上下。負(fù)輸出 LDO 應(yīng)用 NPN 作為其傳輸機(jī)械設(shè)備,其運(yùn)行模式和正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備相近。

升級(jí)的進(jìn)步應(yīng)用 CMOS 輸出功率晶體管,它能給出較小的壓降電壓。 CMOS,根據(jù)穩(wěn)壓器的唯一電壓降,電源設(shè)備的負(fù)載電流是 ON 由電阻器引起的。假如負(fù)較小,這種方法造成的壓降只有幾十毫伏。

LDO低壓差線穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)行電源電路、直流電源偏置模塊、電源電路、調(diào)節(jié)元件、標(biāo)準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電源電路。基本原理是:系統(tǒng)軟件通電,如果腳在高電平時(shí),電源電路逐漸運(yùn)行,恒流源電路偏離所有電源電路,標(biāo)準(zhǔn)源電壓快速創(chuàng)建,輸出隨著輸入不斷增加,當(dāng)輸出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),互聯(lián)網(wǎng)輸出反饋電壓也接近標(biāo)準(zhǔn)電壓值,此時(shí),誤差放大器將增加輸出反饋電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓之間的偏差小數(shù)據(jù)信號(hào),然后通過調(diào)整管擴(kuò)大到輸出,然后產(chǎn)生負(fù)反饋,確保標(biāo)準(zhǔn)值上的輸出電壓穩(wěn)定,如果輸入電壓或輸出電流轉(zhuǎn)換,閉環(huán)控制電路將保持輸出電壓不變,即:Vout=(R1 R2)/R2 &TImes;Vref

具體的低壓差線穩(wěn)壓器還具有過載過流保護(hù)、過電壓關(guān)閉、過熱關(guān)閉、反向維護(hù)等功能。

二、LDO基本原理分析

根據(jù)調(diào)節(jié)管的運(yùn)行狀態(tài),可調(diào)穩(wěn)壓電源通常分為線性穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩類。此外,還有一個(gè)使用穩(wěn)壓管的小開關(guān)電源。這里提到的線性穩(wěn)壓電源是指調(diào)節(jié)管工作中在線條件下的直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源電路不同,開關(guān)管在開關(guān)兩種情況下運(yùn)行。簡要說明分類:

NPN穩(wěn)壓管:內(nèi)用一個(gè)PNP管道控制達(dá)林頓管調(diào)節(jié)管。 LDO穩(wěn)壓管:調(diào)節(jié)管是一種PNP管。

Squasi-LDO:一個(gè)調(diào)節(jié)管PNP管操縱一個(gè)NPN管 LDO(low drop output)低壓差線形穩(wěn)壓器

LDO原則是根據(jù)意見反饋進(jìn)行調(diào)整MOSFET的Vsd壓降不會(huì)改變輸出電壓。輸出電壓諧波失真小,電流小RF控制模塊或聲電源電路,如控制模塊或聲頻控制模塊。其特點(diǎn)是成本低,噪音低。缺點(diǎn)是效率低,輸出電流小,只用于降血壓。一定要注意負(fù)反饋,以便更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制電路。

下邊這也是LDO S-1167 Series基本概念圖。

該電源電路主要由串聯(lián)調(diào)節(jié)管、取樣電阻放大儀組成。在相對(duì)放大添加到相對(duì)放大器的同相鍵入端,并添加反向鍵入端的標(biāo)準(zhǔn)電壓Uref相比之下,兩者之間的誤差在放大器A變大后,操作連續(xù)調(diào)節(jié)管的壓降,然后平穩(wěn)輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout當(dāng)減少時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電壓和抽樣電壓的誤差增加,相對(duì)放大儀輸出的驅(qū)動(dòng)電流增加,連續(xù)調(diào)節(jié)管壓降減少,從而增加輸出電壓。另一方面,如果輸出電壓Uout與放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流相比,超過的前驅(qū)動(dòng)電流,從而降低了輸出電壓。在整個(gè)配電過程中,輸出電壓校準(zhǔn)繼續(xù)進(jìn)行,調(diào)整時(shí)間僅限于相對(duì)放大儀和串聯(lián)調(diào)節(jié)管控制電路反應(yīng)速率。環(huán)城路負(fù)反饋一直強(qiáng)制放大儀調(diào)整輸入兩側(cè)的電壓,使其相同。

穩(wěn)壓管的另一個(gè)主要指標(biāo)值是可靠性。許多電容器經(jīng)常出現(xiàn)在人們的設(shè)計(jì)方案路線的輸出端。它的效果是什么?以下是對(duì)穩(wěn)壓管報(bào)告和控制電路可靠性的深入分析。 前面提到了三中穩(wěn)壓管:

1、NPN穩(wěn)壓管

例如:LM340 LM317 老三端穩(wěn)壓管

2、LDO穩(wěn)壓管

例如:S-1167 Series

3、準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器

三種穩(wěn)壓器的較大區(qū)別在于壓降和接地裝置的管腳電流。很顯著NPN和準(zhǔn)LDO調(diào)節(jié)管上的穩(wěn)壓管稍復(fù)雜,因此壓降也較大。達(dá)林管的收獲很高,所以只需要很少的交流電準(zhǔn)確LDO也是那樣,IGND不大。PNP管道的放大系數(shù)一般為15-20,LDO的IGND電流可達(dá)負(fù)荷電流的7%。 NPN穩(wěn)壓管的較大優(yōu)點(diǎn)是無理由穩(wěn)定(大部分不需要外接電容器),LDO必須在輸出端添加電容器,以減少控制電路網(wǎng)絡(luò)帶寬,并給予一些正相位差補(bǔ)償。

所有穩(wěn)壓器均采用負(fù)反饋控制電路,以保持輸出電壓的穩(wěn)定性。但根據(jù)控制回路,反饋數(shù)據(jù)信號(hào)有一定的收獲和相位差變化。如果意見反饋數(shù)據(jù)信號(hào)相位差變化180度,負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)榉€(wěn)態(tài),導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定。因此,通過所有控制電路的相位差偏位,意見反饋數(shù)據(jù)信號(hào)必須至少有20度的相位裕度,以確保電源電路的穩(wěn)定性。(相位裕度定義為控制回路總相位偏差與-180度的差)。

三、LDO主要參數(shù)

1、輸出電壓(Output Voltage)

輸出電壓是低壓差線穩(wěn)壓器較重要的主要參數(shù),也是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在使用穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)首先考慮的主要參數(shù)。低壓差線穩(wěn)壓器有固定不動(dòng)輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種。固定不動(dòng)輸出電壓穩(wěn)壓器使用方便,由于輸出電壓由廠家高精度調(diào)節(jié),穩(wěn)壓器精度很高。但其設(shè)定的輸出電壓值均為普通電壓值,不太可能滿足所有應(yīng)用規(guī)定,但外部元件標(biāo)值的變化會(huì)損害穩(wěn)定性和精度。

2.輸出電流量大(Maximum Output Current)

電力機(jī)械設(shè)備的輸出功率不同,穩(wěn)壓器輸出的較大電流也不同。通常,輸出電流越大,穩(wěn)壓器的成本就越高。為了更好地控制成本,在由多個(gè)穩(wěn)壓器組成的供配電系統(tǒng)中,應(yīng)根據(jù)各部分所需的電流進(jìn)行選擇 穩(wěn)壓器合理。

3.輸入輸出電壓差(Dropout Voltage)

輸入輸出電壓差是低壓差線性穩(wěn)壓器較重要的主要參數(shù)。電壓差越低,線性穩(wěn)壓器的特性就越好。例如,5.0V低壓差線性穩(wěn)壓器只需輸入5.5V電壓可使輸出電壓穩(wěn)定在5.0V。 4.接地裝置的電流(Ground Pin Current)

接地裝置電源電路IGND指串聯(lián)調(diào)節(jié)管輸出電流為零時(shí),鍵入開關(guān)電源帶來的穩(wěn)壓器工作中的電流。該電流有時(shí)也稱為靜態(tài)數(shù)據(jù)電流,但選擇PNP當(dāng)晶體管串聯(lián)調(diào)節(jié)管組件時(shí),這種習(xí)慣性稱呼是錯(cuò)誤的。通常,低壓差穩(wěn)壓器接地裝置的完美電流不大。 5.負(fù)載調(diào)節(jié)率(Load RegulaTIon)

負(fù)荷調(diào)節(jié)率可根據(jù)圖2-1日式2-1來定義,LDO負(fù)荷調(diào)節(jié)比越小,說明負(fù)荷調(diào)節(jié)比越小LDO工作能力越強(qiáng),能力越強(qiáng)。

在其中Vload—負(fù)荷調(diào)節(jié)率 I x—LDO輸出電流量大

Vt—輸出電流為I x時(shí),LDO的輸出電壓 Vo—輸出電流為0.1mA時(shí),LDO的輸出電壓

V—負(fù)載電流分別為0.1mA和I x輸出電壓差 6.線形調(diào)節(jié)率(Line RegulaTIon)

可根據(jù)圖2-2日式2-2來定義線形調(diào)節(jié)率,LDO線性調(diào)節(jié)比越小,輸出電壓對(duì)輸出電壓的危害越小,LDO特性越好。

Vline—LDO線形調(diào)節(jié)率 Vo—LDO名稱輸出電壓 V x—LDO大鍵入電壓

V—LDO輸入Vo到V x較高值和較低值之間的差異 7.開關(guān)電源抑制比(PSSR)

LDO許多電磁干擾通常存在鍵入源。PSRR體現(xiàn)了LDO抑制這種電磁干擾的能力。

四、LDO主要用途及其常見問題

如下圖3-1所示,常用的低壓差線形穩(wěn)壓器。圖3-1(a)所示電源電路是較常見的AC/DC電源、交流電壓通過變電器轉(zhuǎn)換為必要的電壓,通過整流器轉(zhuǎn)換為直流電壓。在電源電路中,低壓差線穩(wěn)壓器的功能是在交流電壓或負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定輸出電壓,抑制諧波失真電壓,清除開關(guān)電源引起的交流噪聲。

在各種電池的工作中,電壓在一定區(qū)域內(nèi)發(fā)生變化。為保證電池組輸出勻速運(yùn)動(dòng)電壓,低壓差線穩(wěn)壓器應(yīng)連接到鋰電池組輸出端,如下圖3-1所示(b)所顯示。低壓差線穩(wěn)壓器功率低,可增加電池使用壽命。同時(shí),由于低壓差線穩(wěn)壓器的輸出電壓接近鍵入電壓,當(dāng)電池接近充放電時(shí),輸出電壓仍然可以穩(wěn)定。

眾所周知,電源開關(guān)可調(diào)穩(wěn)壓電源效率高,但輸出諧波失真電壓高,噪聲大,電壓調(diào)節(jié)率弱,尤其是數(shù)字集成電路配電時(shí)。將低壓差線形穩(wěn)壓器連接到電源開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出端,如下圖2-3所示(c)可完成有源濾波器,也可進(jìn)一步提高輸出電壓穩(wěn)壓管的精度,同時(shí)電氣系統(tǒng)的高效率也不會(huì)急劇下降。

在某些使用中,如通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)械設(shè)備通常只有足夠的充電電池配電,但電源電路的一部分往往選擇不同的電壓,因此必須由多個(gè)穩(wěn)壓器配電。為了更好地節(jié)省共充電電池的用電量,機(jī)械設(shè)備不運(yùn)行時(shí),預(yù)計(jì)低壓差線穩(wěn)壓器將處于休眠狀態(tài)。因此,有規(guī)定的線形穩(wěn)壓器也可以操。單組電池配電的多通道輸出和具有導(dǎo)通操縱功能的供配電系統(tǒng)如下圖3-1所示(d)所顯示。

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