Выбор правильного LDO: помимо основных функций
Узнайте о некоторых из этих менее очевидных спецификаций, найденных в технических описаниях линейных регуляторов напряжения.
Вспомогательная информация
Цепи питания
Статьи по Теме
- Понимание шума и PSRR в LDO
- Термический дизайн с линейными регуляторами напряжения
Внимание к деталям
Производители ИС в мире выпустили довольно удивительное супер-изобилие линейных регуляторов напряжения - быстрый поиск Digi-Key указывает на то, что порядка десяти тысяч различных частей. Этот широкий выбор вариантов может быть несколько проблематичным для всех, кто подвержен нерешительности; В целом, однако, эта ситуация полезна, потому что она позволяет нам найти LDO, который идеально подходит для конкретного приложения.
Однако вы не можете полностью настроить свою схему регулятора, не понимая некоторых менее заметных деталей работы LDO. Я с готовностью признаю, что многие проекты будут полностью функциональными, если вы выберете часть, основанную только на диапазоне входного напряжения, выходном напряжении и максимальном токе нагрузки. Но ваш процесс выбора должен быть немного более активным, если ваше приложение требует, например, низкого энергопотребления или высокой точности.
Прежде чем мы начнем, обратите внимание на терминологию. Правильный способ ссылаться на тип устройства, обсуждаемый в этой статье, - «линейный регулятор напряжения». Это довольно громоздкий термин, поэтому было бы неплохо прибегнуть к соответствующему инициализму, то есть LVR. К сожалению, этот инициализм никогда не используется. К лучшему или худшему, фактическая аббревиатура для «линейного регулятора напряжения» - это LDO, что означает «низкий уровень отсева», как в «линейном регуляторе линейного напряжения». Такой терминологии не хватает точности, которую можно было бы ожидать от инженеров, но, по крайней мере, аббревиатура становится более уместной из-за того, что в настоящее время практически все линейные регуляторы напряжения демонстрируют падение напряжения, которое можно считать «низким».
Не все ли текущие потоки на землю «ток земли» - термин, который я считаю сказочно расплывчатым, учитывая, что ток всех видов имеет тенденцию возвращаться в наземный узел. Лучшим выбором является «ток заземления», то есть ток, который течет непосредственно от входного терминала обратно к источнику питания через клемму заземления
В любом случае вы должны учитывать ток заземления LDO в вашем бюджете мощности, но это не так просто, потому что на ток заземления влияет входное напряжение и ток нагрузки. Ниже приведены номинальные значения тока заземления для номера детали ADP3339 от Analog Devices:
Обратите внимание на три вещи здесь:
- Между «типичными» и «максимальными» спецификациями существует примерно различие в три, и вам нужно помнить об этом при планировании «ожидаемого» и «наихудшего» энергопотребления.
- Ток заземления значительно увеличивается с током нагрузки; вам необходимо принять это во внимание, если ваша конструкция включает режим с низким энергопотреблением, в котором регулятор подает намного меньше тока, чем во время нормальной работы.
- Эксплуатация LDO в выпадении может привести к увеличению тока заземления.
Вот еще один пример спецификации штыревого тока в графическом виде на этот раз. Это взято из таблицы данных для серии LT3007 от Linear Tech.
Обратите внимание, как более высокое входное напряжение уменьшает ток заземления.
Тихий ток
Явная, но связанная спецификация - «ток покоя». Этот термин, в отличие от «тока заземления», довольно информативен - «покоящийся» напоминает слово «тихий» и относится к состоянию бездействия, и, таким образом, ток покоя - это ток, потребляемый регулятором, когда он не подает ток нагрузки, Ниже приведены спецификации тока покоя для серии LT3007.
Обратите внимание, что ток покоя увеличивается с температурой:
Некоторые авторы используют «ток покоя» как еще один термин для «тока заземления», но я думаю, что это хорошая идея для сохранения различия, используемого в этой статье: «покоящийся» относится только к току заземления, потребляемому регулятором, когда он не является подача тока нагрузки.
Линия и загрузка
Я не могу с готовностью подумать о ситуации, в которой вам потребуется предельно точное напряжение только для целей электроснабжения; интегральные схемы допускают изменения напряжения питания. Тем не менее, есть, конечно, времена, когда вы хотите, чтобы уменьшить стоимость или компоненты области с использованием существующего линейного регулятора в качестве опорного напряжения для преобразователя данных. В этом случае вам необходимо тщательно рассмотреть различные факторы, которые могут привести к тому, что фактическое выходное напряжение регулятора будет отклоняться от ожидаемого выходного напряжения.
Неудивительно, что одним из источников неточности является первоначальная разница между номинальным V OUT V OUT и фактическим V OUT - например, фактический выход регулятора «2, 5 В» при определенной комбинации входного напряжения и тока нагрузки может быть где угодно 2.45 В до 2.55 В. Чтобы свести к минимуму этот источник ошибок, вы можете измерить фактическое выходное напряжение и соответствующим образом изменить аппаратное или микропрограммное обеспечение, или вы можете просто выбрать высокоточный LDO (я видел детали с начальной точностью до 0, 5%).
В дополнение к начальной точности, однако, вы должны учитывать регулирование линии и регулирование нагрузки. Регулирование линии относится к величине изменения выходного напряжения в результате изменений входного напряжения, а регулировка нагрузки относится к тому, насколько изменяется выходное напряжение в результате изменения тока нагрузки. Как показано в следующих спецификациях для ADP3339, линейное регулирование может быть выражено в единицах мВ / В (т. Е. Милливольты изменения мощности на вольт входного изменения), а регулировка нагрузки может быть выражена в единицах мВ / А (т. Е. милливольты смены мощности на ампер изменения нагрузки).
Если у вас есть хотя бы общее представление о вашем токе нагрузки и входном напряжении, вы можете использовать спецификации линии и нагрузки для более точного прогнозирования выходного напряжения регулятора. Кроме того, вы можете компенсировать изменения в токе нагрузки путем учета регулирования нагрузки в вашей прошивке. Например, если у вас есть микроконтроллер, который знает, когда ваша плата находится в состоянии малой мощности, она может изменить расчет, применяемый к аналогово-цифровому преобразованию, исходя из ожидаемого потребления тока в этом конкретном состоянии.
Не записывайте LDO
Некоторые другие важные, но легко упускаемые из виду спецификации в линейном регуляторе - это те, которые связаны с температурными ограничениями и термическим сопротивлением:
Проектирование схемы, в которой LDO может перегреться, проще, чем вы думаете. Этот раздел посвящен термическому дизайну с линейными регуляторами напряжения.
Вывод
Мы рассмотрели некоторые из более тонких функций линейного регулятора. Не забудьте взглянуть на ток заземления и ток покоя, когда вам нужно свести к минимуму потребление энергии. Если ваша система требует высокоточного напряжения, вы должны учитывать начальную точность, регулирование линии и регулирование нагрузки.