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本帖最后由 超級狗 于 2013-3-12 16:45 编辑 9 ?: f0 f7 u' f' Q; @9 c
2 F% D' r2 I" ^; J% H; \- U5 p% tLDO 的選用技術
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( ~, p+ C$ a/ U4 M' \( J作者:美國研諾邏輯科技有限公司 顏重光
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9 ]# y( o6 l" d" z8 }1 ULDO 的種類" [! G, c) @& X4 B
LDO 是新一代的集成電路穩壓器,它與三端穩壓器最大的不同點在於,LDO 是一個自耗很低的微型片上系統 (SoC)。LDO 按其靜態耗流來分,分為 OmniPower / MicroPower / NanoPower 三種產品。OmniPowerTM LDO的靜態電流在 100mA - 1mA,MicroPower LDO 的靜態電流在 10mA - 100mA,NanoPower LDO 的靜態電流小於 10mA,通常只有 1mA。OmniPower LDO 是一種靜態電流稍大但性能優於三端穩壓器的新型線性穩壓器,適用於使用 AC/DC 固定電源的所有電子、電器產品。因其需求量大,生產量大,而生產成本極低,價格十分便宜。MicroPower LDO 是一種微功耗的低壓差線性穩壓器,它具有極低的自有噪音和較高的電源紋波抑制 (PSRR),具有快捷的使能控制功能,給它一個高或低的電平可使它進入工作狀態或睡眠狀態,具有最好的性能/功率比,適用於在需要低噪音的手機械和電器源中使用。NanoPower LDO 是一種毫微功耗的低壓差線性穩壓器,具有極低的靜態電流,穩壓十分精確,最適用於需要節電的手提電子、電器產品。
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LDO 的結構' I( C) }3 o8 |% ^+ ~ C7 l) j# @( Z
LDO 的結構是一個微型的片上系統,它由作電流主通道的、具有極低在線導通電阻 RDS(ON) 的 MOSFET、肖特基二極管、取樣電阻、分壓電阻、過流保護、過溫保護、精密基準源、差分放大器、延遲器、POK MOSFET 等專用晶體管電路在一個晶片上集成而成。POK (Power OK) 是新一代 LDO 都具備的輸出狀態自檢、延遲安全供電功能,也有稱之為 Power Good 即“電源好”。
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( U2 d* Z. g o- o3 E& n工作原理及效率
+ i- r8 C4 w, X2 B6 ]" [& \# JLDO 的工作原理是通過負回饋調整輸出電流使輸出電壓保持不變。 O" Z, @) I. T$ q. s. Y
LDO 是一個步降型的 DC/DC 轉換器,因此 Vin > Vout,它的工作效率一般為 60% - 75%,靜態電流小的效率會好一些。3 Q/ L6 I3 H) X7 c! _1 Q& a
7 r5 d3 U n' x! u, |LDO 選擇原則
0 X7 E: }9 T) X3 n( k$ \當所設計的電路要求分路電源具有下列特點時:
" n: x: G R9 I) `* A3 |! R● 低噪音、高紋波抑制;
' F- L$ B4 T4 H● 占用 PCB 板面積小 (如手機、手持電子產品);
! x' @. G/ L- O* x7 C3 z● 電路電源不允許使用電感器 (如手機);
6 L5 e K! ?3 M, Y2 @● 電源需要具有瞬時校準和輸出狀態自檢功能;0 i! b' C( M4 Y$ V8 y, s9 M& T
● 要求穩壓器低壓降、自身低功耗;2 E/ D9 H+ e% f) S/ p
● 線路要求低成本和簡單方案;
6 M% W- A0 c7 U. r1 }/ h此時,選用 LDO 是最確當、最實用、最方便、最經濟的。
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9 O0 M% r3 l+ r3 Z7 a- M, N* [應用簡介; m2 J/ j" k& i2 q
LDO 的應用電路十分方便簡單,工作時僅需要二個作輸入、輸出電壓退耦降噪的陶瓷電容器。
1 c0 J7 G, O4 Y) ?Vin 和 Vout 的輸入和輸出濾波電容器,應當選用寬範圍的、低等效串聯電阻 (ESR)、低價陶瓷電容器,使 LDO 在零到滿負荷的全部量程範圍內穩壓效果穩定。
' T- U5 J3 Z, b. T+ |0 U0 K一些 LDO 有一個 Bypass 附加腳,由它連接一個小的電容器,可以進一步降低噪音。" \& p- a9 }$ x% D
電容器的選擇關係到設計產品的質量和成本,電容器的電容值、電介質材料類型、物理尺寸、等效串聯電阻 (ESR) 等這些重要參數都是設計工程師所要考慮的。在 LDO 使用電路的設計中,陶瓷電容器是最好的選擇,因為陶瓷電容器無極性和具有低的ESR,典型值 <100mW,電容器的 ESR 對輸出紋波有重大影響,而 ESR 受電容器的類型、容量、電介質材料和外殼尺寸影響,如常用的貼片電容器 X7R 電介質是最好的,但使用成本略高,X5R 電介質較好,性能/價格比適宜,而 Y5V 電介質較差,但成本較低。" d3 |4 C# X$ ]! q4 h+ Q4 j+ q
LDO 在 PCB 板上的工藝走線十分重要,當工藝走線不良和靠近RF線時降噪性能會受影響。濾波電容器匯入地節點選擇不良時,由負載返回地的電流中,噪音和紋波都會增加。在通常的布線設計中常常遇到此類情況。如將此布線線路優化,則可在由負載返回地的電流中,噪音和紋波都降至最小。理想的 PCB 板布線設計是接地點盡可能的粗短和走捷徑,走線一定要考慮各個器件間的干擾和輻射,器件的合理排列可有利於有效地減少各個器件間的相互干擾和輻射。7 t- y, z% Q% s7 H* e
新一代的 LDO 都是用 CMOS 工藝生產的,它和使用Bipolar工藝生產的 LDO 功能上沒有多大的區別,可是靜態電流、壓降、噪音和成本等的內在性能有很大的提高。
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LDO的優點
, I/ ]" Y3 q/ q/ z. A$ r) F美國研諾邏輯科技有限公司 (AATI) 利用 CMOS 技術生產性能優秀的 LDO,如適用於手機、手持通信產品的低噪音MicroPower LDO AAT3215/150mA、AAT3236/300mA,具有高性能快速功率開關功能的 AAT3218/150mA、AAT3238/300mA,具有 POK 功能的 AAT3216/150mA、AAT3237/300mA;適用於 PDA、eBook、DSC、手持電子產品的極低靜態電流 NanoPower LDO AAT3220/21/22/150mA,具有 POK 功能的 AAT3223/250mA。適用於 AC/DC 固定電源的 OmniPower LDO AAT3219/3200/3201/150mA。LDO 的封裝除了現有的 SOT23 的小封裝外,還有 AATI 獨創專利的寬體、J 腳 SC70JW 超小尺寸封裝,適用於表面貼裝,在 PCB 板上所占空間很小,SC70JW 封裝使晶片占空比達 42%,占用 PCB 面積僅 4.2 平方毫米,晶片抬起安裝可利用空氣受熱自然流動散熱和多 3 個腳接地可充分利用 PCB 板散熱。8 i% Z+ D+ C& g5 }1 i8 E
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