低壓差線性穩(wěn)壓器運(yùn)用于開關(guān)電源

    LDO應(yīng)用于開關(guān)電源

    目前大多IC設(shè)計(jì)產(chǎn)商生產(chǎn)的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)典型封裝都是SOT23-5和SOT23-3，如圣邦微電子的SGM2007，SGM2013。

    目前市場(chǎng)上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的開關(guān)頻率100kHz，用MOS-FET制成的開關(guān)頻率500kHz電源。開關(guān)電源的突出缺點(diǎn)是產(chǎn)生較強(qiáng)的EMI。EMI信號(hào)既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射會(huì)污染電磁環(huán)境，對(duì)通信設(shè)備和電子產(chǎn)品造成干擾。如果處理不當(dāng)，開關(guān)電源本身會(huì)變成一個(gè)干擾源。當(dāng)用開關(guān)電源做為L(zhǎng)DO的輸入VIN時(shí)要注意LDO電源抑制比和功耗。

    電源抑制比 (PSRR，Power supply ripple rejection ratio)是反應(yīng)LDO輸出對(duì)輸入紋波抑制能力的一個(gè)交流參數(shù)，一般輸出和輸入的頻率是一樣的，PSRR的值越大說明LDO的紋波能力越強(qiáng)，也就是說輸入對(duì)輸出的影響很小。盡管LDO的電源抑制比很強(qiáng)，但都是在一定頻率內(nèi)的抑制很強(qiáng)，一般的在50KHz到200kHz的電源抑制比還是很差的PSRR和頻率曲線，而這段頻率正是大多數(shù)開關(guān)電源的工作頻率，如果LDO的負(fù)載和輸入輸出電容匹配不好，很容易引起LDO振蕩。而造成整個(gè)LDO供電系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

    目前市場(chǎng)上出售的開關(guān)電源大多數(shù)都是固定電壓輸出的，一般常用都是5V輸出的，而一般的LDO應(yīng)用最多的是3.3V輸出的，在開關(guān)電源的輸出做為L(zhǎng)DO的輸入時(shí)，就存在一個(gè)很大的壓差，為1.7V。如果LDO電流很大的話如200mA，那么芯片的溫度就會(huì)很高，功耗很大，長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫的情況下，會(huì)影響芯片的工作壽命。

    低壓差線性穩(wěn)壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數(shù)。下列方程式可用來計(jì)算最惡劣情況下的功耗：

    PD=(VINMAX-VOUTMIN)ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實(shí)際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN=穩(wěn)壓器輸出的最小電壓，ILMAX=最大(負(fù)載) 輸出電流。

    最大允許功耗(PDMAX) 是最大環(huán)境溫度(TAMAX), 最大允許結(jié)溫(TJMAX) (+125℃) 和結(jié)點(diǎn)到空氣間熱阻(qJA) 的函數(shù)。對(duì)于安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23封裝器件，其(qJA)約為250℃/Watt。

    PDMAX=(TAMAX- TJMAX)/ qJA

    VINMAX=3.0V+10%，VOUTMIN=2.7V-2.5%，ILOADMAX=40mA，TJMAX= +125℃，TAMAX = +55℃
實(shí)際功耗PD=26.7mW，最大允許功耗: PDMAX=280mW。

    當(dāng)開關(guān)電源做為低壓差線性穩(wěn)壓器輸入時(shí)，一定要注意開關(guān)電源的紋波，開關(guān)頻率對(duì)LDO的影響，及LDO負(fù)載電容的匹配，不要超過最大功耗，以影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ▇