電源產(chǎn)品原理和指標(biāo)(一)-LDO匯編

1、徐波電源產(chǎn)品原理(yunl)和指標(biāo)（一)- LDO共三十一頁電源(dinyun)分類線性電源 傳統(tǒng)(chuntng)線性電源 低壓差線性電源（LDO)開關(guān)類電源 Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)線性電源 傳統(tǒng)線性電源 低壓差線性電源（LDO)開關(guān)類電源 Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)共三十一頁Charge pump（電荷泵）原理(yunl)倍壓電荷泵示意圖 (Vout = 2 x Vin)共三十一頁工作過程1:對(duì)電容(dinrng)CFLY充電工作過程(gu

2、chng)2:倍壓輸出倍壓電荷泵過程1等效電路:過程2等效電路:共三十一頁可調(diào)電壓(diny)電荷泵工作(gngzu)原理:通過反饋控制電容Cfly的充放電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的共三十一頁DC-DC (inductor)原理(yunl)框圖電子(dinz)開關(guān)整流濾波電路比較電路占空比控制電路VOVOVREFR1R2VIN共三十一頁Step Down “Buck” ConverterStep UP “Boost” ConverterStep Up / Step Down“Buck - Boost” ConverterDC-DC共三十一頁線性電源(dinyun)、開關(guān)電源(dinyun)優(yōu)

3、點(diǎn) 外圍器件少，PCB面積(min j)小，花費(fèi)少 無開關(guān)噪聲，紋波小缺點(diǎn) 降壓輸出 效率低，功耗大優(yōu)點(diǎn) 可升壓、可降壓 效率高，功耗小缺點(diǎn) 設(shè)計(jì)更復(fù)雜，外圍器件多 花費(fèi)也較高 輸出紋波大線性電源開關(guān)電源共三十一頁調(diào)整元件基準(zhǔn)電壓源誤差放大器反饋網(wǎng)絡(luò)（取樣(qyng)電路）調(diào)整元件誤差放大基準(zhǔn)電壓+-Ui取樣負(fù)載UL線性穩(wěn)壓器原理(yunl)框圖共三十一頁電路開始啟動(dòng)，恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立輸出隨著輸入不斷上升，輸出達(dá)到(d do)規(guī)定值誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定輸入電壓變化或輸

4、出電流變化，這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref 工作(gngzu)原理共三十一頁調(diào)整管工作(gngzu)原理100200300400VDS/VID/mA0.40.81.21.62.000VGS=2.3V2.4V2.5V2.6V2.7V2.8V2.9V3.0VP1P2P3P4P51.LDO正常(zhngchng)工作在點(diǎn)P12. 負(fù)載電阻降低，輸出電流增大，輸出電壓Vo降低，VGS增大，VDS增大，工作點(diǎn)移動(dòng)到P23. 反饋電壓降低，放大器輸出(VG)增大4. 共源放大，0AV1。VS(VO)增大，VGS增大，VDS減小，ID增大。工作點(diǎn)移到P35. V

5、F與VREF之差趨于0，個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)了平衡。共三十一頁VREFVOUTVINQ1Q2Q30.7V0.7V0.3V 2VNPN Linear Regulator200mVVINVREFVOUTQ1Q2PNP- LDO100mVVREFVOUTVINQ1CMOS-LDO調(diào)整(tiozhng)管VREFVOUTVINQ1Q30.7V0.3V“Quasi-LDO” Regulator1V共三十一頁5種結(jié)構(gòu)(jigu)比較三極管電流驅(qū)動(dòng)、MOS管電壓驅(qū)動(dòng)三極管靜態(tài)損耗大，MOS管靜態(tài)損耗很小雙極性管子由于其電流增益(zngy)比較大，可以為負(fù)載提供相當(dāng)大的電流，MOS管提供的電流相對(duì)較小共三十一頁LDO主

6、要參數(shù)Operating Input Voltage Range輸入電壓范圍Output Voltage輸出電壓范圍Output Current輸出電流lq靜態(tài)電流Standby Current關(guān)斷電流VOUT Accuracy輸出電壓精度Line Regulation線路調(diào)整率Load Regulation動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整率Dropout Voltage壓差Output Noise Voltage輸出噪聲PSRR電源紋波抑制比共三十一頁壓差(y ch)壓差是LDO線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)，它是指系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)(tioji)地，使輸出穩(wěn)定在期望輸出的最小輸入電壓和輸出電壓值差，也就是說這個(gè)輸入電壓將是

7、系統(tǒng)能夠調(diào)整地最小輸入電壓，比這更小的電壓，輸入與輸出將成線性關(guān)系下降，這一臨界輸入電壓值去期望輸出值所得的結(jié)果，就是線性穩(wěn)壓器的壓差電壓。 德州儀器（TI）電壓差定義為輸出電壓較其標(biāo)稱值跌落2的輸入、輸出電壓的差值.其它的如，美信（Maxim），圣邦微電子(SGMC)電壓差定義為輸出電壓較其標(biāo)稱值小于100mV時(shí)的輸入、輸出電壓的差值共三十一頁待機(jī)(dij)電流待機(jī)電流是指帶有使能信號(hào)(xnho)的LDO，當(dāng)該信號(hào)關(guān)閉的時(shí)候LDO消耗的電流。參考電壓和誤差放大器同樣也處于不供電的狀態(tài)。可以進(jìn)一步減小功耗。共三十一頁靜態(tài)(jngti)電流靜態(tài)電流定義為無負(fù)載、非開啟但卻有效的狀態(tài)下由 IC 吸

8、取的電流。它反映了LDO內(nèi)部電路的功率消耗。所以在LDO的datasheet中一般給出靜態(tài)電流和輸入電壓的關(guān)系曲線(qxin)；地電流的確指的是輸入電流和輸出電流之差，他應(yīng)該指的是LDO在工作時(shí)自身本身消耗的電流。所以在datasheet中給出的是地電流和輸出電流之間的關(guān)系曲線；共三十一頁恒定偏置LDO穩(wěn)壓器傳統(tǒng)上的超低IQ CMOS LDO使用恒定偏置(constant biasing)原理。這表示在能夠提供的輸出電流范圍內(nèi)，接地電流消耗保持相對(duì)恒定。這些器件非常適合性能要求相對(duì)不那么嚴(yán)格的電池供電應(yīng)用。它們的主要劣勢(shì)是動(dòng)態(tài)性能較差，如負(fù)載及線路瞬態(tài)、PSRR或輸出噪聲等。通?？梢允褂幂^大的

9、輸出電容(dinrng)來調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)性能。共三十一頁正比例偏置LDO穩(wěn)壓器為了改善恒定偏置(恒定IGND) LDO較弱的動(dòng)態(tài)性能，一些相對(duì)較新器件的接地(jid)電流與輸出電流成正比例地變化。這樣的LDO有如安森美半導(dǎo)體的NCP4681及NCP4624，兩者的典型靜態(tài)電流分別為1 A和2 A。共三十一頁自適應(yīng)偏置為了同時(shí)提供極佳的動(dòng)態(tài)參數(shù)及超低IQ，某些LDO應(yīng)用了稱作“自適應(yīng)接地電流”的技術(shù)。這些穩(wěn)壓器使用特殊技巧來在某種輸出電流電平提升接地電流，而不會(huì)損及輕載能效。額外的配置管腳：引腳設(shè)為邏輯低電平時(shí)，用戶可以(ky)將LDO穩(wěn)壓器配置為自適應(yīng)接地電流超低IQ LDO。將AE引腳拉至高電平時(shí)

10、，低輸出電流時(shí)的接地電流消耗上升至約40 A，實(shí)質(zhì)提升從極輕載到高負(fù)載條件下的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。在負(fù)載電流較大時(shí)，兩種工作模式下IGND大致相等，動(dòng)態(tài)性能基本沒有差別。共三十一頁線性調(diào)整率定義了輸入變化對(duì)輸出的影響，即在負(fù)載一定(ydng)的情況下，輸出電壓變化量和輸入電壓變化量之比要減小線性調(diào)整率SL，可以提高誤差(wch)運(yùn)放的放大倍數(shù)和增大調(diào)整管的跨導(dǎo)。線性調(diào)整率共三十一頁負(fù)載(fzi)調(diào)整率負(fù)載調(diào)整(tiozhng)率SZ是指在輸入電壓不變的條件下，負(fù)載發(fā)生變化時(shí)對(duì)輸出電壓的影響，即輸出變化量與負(fù)載電流變化量的比值，即有和線性調(diào)整率一樣，負(fù)載調(diào)整率SZ和誤差放大器的放大倍數(shù)A及調(diào)整管的跨導(dǎo)

11、有關(guān)，為了減小負(fù)載調(diào)整率可以提高這兩個(gè)量的值。共三十一頁紋波抑制(yzh)比電源紋波抑制比是衡量LDO對(duì)輸入電壓電源變動(dòng)抑制的一種能力，與線性調(diào)整率不同的一點(diǎn)是，紋波抑制比需要考慮很寬的頻率(pnl)范圍?？刂骗h(huán)路往往是決定紋波抑制比的主要因素，大的輸出電容，低ESR ，追加旁路電容能夠改善紋波抑制比。共三十一頁輸出(shch)噪聲LDO的內(nèi)部(nib)帶隙電壓參考是噪聲源，通常用給定帶寬范圍內(nèi)的毫伏有效值表示頻率范圍：10Hz-100k Hz共三十一頁精度(jn d)考慮到 線性調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，參考電壓漂移，誤差放大器電壓漂移，外部取樣電阻的精度，溫度系數(shù)等綜合參數(shù)(cnsh)的總體 L

12、DO影響，我們有了精度這個(gè)概念。對(duì)LDO輸出電壓變化影響最大的是溫度。因?yàn)閰⒖茧妷汉驼`差放大器對(duì)溫度的變化比較敏感。其次是電阻的精度。線性調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，增益誤差對(duì)精度的影響只有1%到3%共三十一頁啟動(dòng)(qdng)時(shí)間啟動(dòng)時(shí)間：?jiǎn)?dòng)時(shí)間被定義為使能信號(hào)的上升沿到VOUT接近其標(biāo)稱值的90%時(shí)的時(shí)間。這個(gè)測(cè)試通常是接上VIN、使能引腳從斷開到接通(ji tn)的觸發(fā)條件下進(jìn)行測(cè)量。備注：在使能引腳連接VIN的某些情況下，啟動(dòng)時(shí)間可能會(huì)大幅增加，因?yàn)閹秴⒖夹枰欢ǖ姆€(wěn)定時(shí)間。在穩(wěn)壓器需要頻繁關(guān)閉和啟動(dòng)以節(jié)省功耗的便攜系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器的啟動(dòng)時(shí)間是一個(gè)重要的考慮因素。共三十一頁功耗(n ho)大多

13、數(shù)的LDO為了確保能夠正常動(dòng)作都會(huì)指定它的最大節(jié)點(diǎn)溫度(wnd)。最大節(jié)點(diǎn)溫度(wnd)范圍之內(nèi)，LDO不會(huì)損壞。為了保證節(jié)點(diǎn)溫度不至于過高，LDO的功耗必須限定在一定的范圍之內(nèi)。有必要計(jì)算最大允許功耗Pdmax和實(shí)際功耗Pd。很顯然Pd必須小于等于Pdmax。這里，Tjmax為節(jié)點(diǎn)最高溫度TA為環(huán)境溫度Rja為節(jié)點(diǎn)溫度到環(huán)境溫度的熱阻實(shí)際功耗共三十一頁TI的選型指南(zhnn)共三十一頁共三十一頁謝謝(xi xie)！共三十一頁內(nèi)容摘要徐波。DC-DC (inductor)。通過反饋控制電容Cfly的充放電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。DC-DC。輸出隨著輸入不斷上升，輸出達(dá)到規(guī)定值。三極管靜態(tài)損耗大，MOS管靜態(tài)損耗很小。所以在