摘要：對于低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO），你是否還是簡(jiǎn)單地根據輸入輸出電壓和電流來(lái)選型？你有沒(méi)有考慮過(guò)其他參數存在的意義？如果沒(méi)有，那就來(lái)了解一下LDO常見(jiàn)的幾個(gè)重要參數和在實(shí)際應用中的參考意義吧。
一、LDO的幾個(gè)重要參數
低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）它的終極使命就是為后級電路提供穩定的電壓電流。在選擇LDO時(shí)，除了選擇合適的工作電壓和帶載電流，通常還需要結合當前輸入端的供電環(huán)境，輸出端的負載要求，結合LDO的幾個(gè)常見(jiàn)參數選擇最適合的LDO。下面是LDO常見(jiàn)的幾個(gè)重要參數。
1. 壓差
LDO的輸入電壓和輸出電壓的差值就是LDO的壓差。在一定的負載電流下，LDO以最小的輸入電壓維持正常的輸出電壓，此時(shí)輸入電壓與輸出電壓的差稱(chēng)為最小壓差。LDO在不同的負載電流下有著(zhù)不同的最小壓差。為了保證輸出電壓的穩定，在實(shí)際應用中需要根據負載電流的大小來(lái)判斷保證正常的輸出電壓所需的最小壓差。LDO的壓差決定了它的工作電壓范圍，低壓差的LDO則可以接受更低的工作電壓，應用在輸入電壓更低的場(chǎng)合，并且降低了耗散功率，提高了效率。圖1是某LDO壓差特性曲線(xiàn)，該LDO標稱(chēng)輸出電壓為2.8V，從圖中可以看出，輸出電流為500mA時(shí)，輸入電壓至少要為3.2V以上才能維持正常的2.8V電壓輸出。
圖1 壓差特性曲線(xiàn)
2. 地電流
地電流是LDO正常工作時(shí)地引腳流過(guò)的電流，是LDO工作時(shí)自身消耗的電流，也等于輸入電流與負載電流的差，當輸出電流為0時(shí)，該電流又稱(chēng)靜態(tài)電流。通常地電流小的LDO的其他參數性能相對比較差，反之亦然。一般在電池供電場(chǎng)合，地電流小的LDO，能夠提高設備的續航時(shí)間和供電效率。通常地電流與輸入電壓、溫度和負載電流等有關(guān)。圖2是某LDO地引腳電流與輸入電壓的關(guān)系曲線(xiàn)，通常來(lái)說(shuō)地電流會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的增大而增大。
圖2 地電流特性曲線(xiàn)
3. 負載調整率
通常在一定輸入電壓下，隨著(zhù)負載電流的變化，LDO的輸出電壓也會(huì )有一定的變化。通過(guò)負載調整率這個(gè)參數我們就能知道LDO在不同的負載電流下，輸出電壓的變化范圍。所以負載調整率表征LDO在負載變化時(shí)，輸出維持穩定電壓的一種能力。在某一恒定的輸入電壓下，我們可以通過(guò)改變負載電流，測試實(shí)際輸出電壓偏離與標稱(chēng)電壓的百分比來(lái)得到負載調整率。
負載調整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%
這里VMAX為測試過(guò)程中LDO的最大輸出電壓，VMIN為最小輸出電壓，VOUT為標稱(chēng)輸出電壓。通過(guò)式子，可以知道LDO的負載調整率越小穩壓能力越出色。圖3為某LDO負載調整曲線(xiàn)，通常來(lái)說(shuō)隨著(zhù)輸出電流的增大輸出電壓會(huì )有所下降。
圖3 負載調整曲線(xiàn)
4. 線(xiàn)性調整率
通常在一定負載電流下，隨著(zhù)輸入電壓的變化，LDO的輸出電壓也會(huì )有一定的變化。通過(guò)線(xiàn)性調整率這個(gè)參數我們就能知道LDO在不同的輸入電壓下，輸出電壓的變化范圍。所以線(xiàn)性調整率表征LDO在輸入電壓變化時(shí)，輸出維持穩定電壓的一種能力。在某一恒定的負載電流下，我們可以通過(guò)改變輸入電壓，測試實(shí)際輸出電壓偏離與標稱(chēng)電壓的百分比來(lái)得到線(xiàn)性調整率。
線(xiàn)性調整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%
這里VMAX為測試過(guò)程中LDO的最大輸出電壓，VMIN為最小輸出電壓，VOUT為標稱(chēng)輸出電壓。通過(guò)式子，可以知道LDO的線(xiàn)性調整率越小穩壓能力越出色。圖4為某LDO線(xiàn)性調整曲線(xiàn)，該LDO在輸入電壓為3.5V~5.0V時(shí)輸出電壓相對較高。
圖4 線(xiàn)性調整曲線(xiàn)
5. 電源紋波抑制比（PSRR）
LDO通常會(huì )使用開(kāi)關(guān)電源作為供電設備，開(kāi)關(guān)電源的工作原理就決定了開(kāi)關(guān)電源會(huì )產(chǎn)生較大的紋波。LDO通常有著(zhù)出色的抑制紋波的能力。參數PSRR就是表征LDO抑制輸出紋波的能力的，它的單位為dB。通過(guò)測試LDO的輸入和輸出端的紋波幅值，根據以下式子計算就能得到LDO的紋波抑制比（PSRR）。
PSRR=20lg V_(IN-Ripple)/V_(OUT-Ripple)
這里VOUT-Ripple為L(cháng)DO輸出端紋波幅值，VIN-Ripple為輸入端紋波幅值。不同的頻率的紋波，LDO的PSRR值也會(huì )不同，通過(guò)式子我們知道，PSRR的值越大，紋波抑制能力越出色。圖5為某LDO PSRR曲線(xiàn)，該LDO的PSRR與旁路電容有關(guān)，在紋波頻率為10Hz時(shí)，該LDO的PSRR約為64dB。
圖5 PSRR特性曲線(xiàn)
6. 瞬態(tài)響應
在LDO應用中，輸入電壓和輸出負載有時(shí)候會(huì )有劇烈的變化。LDO的輸入端可能會(huì )因為供電設備的電壓波動(dòng)而造成LDO的輸入端電壓劇烈變化的情況。輸出端可能會(huì )出現輸出負載的切換，出現某部分負載啟動(dòng)或停止等情況。這些情況都會(huì )造成LDO輸出電壓產(chǎn)生波動(dòng)。我們可以通過(guò)LDO的瞬態(tài)響應曲線(xiàn)來(lái)了解LDO在遇到輸入電壓或負載電流在劇烈變化時(shí)LDO輸出電壓的變化情況。具有良好瞬態(tài)響應的LDO，在輸入電壓或負載電流在劇烈變化時(shí)，LDO的輸出電壓波動(dòng)幅度小，恢復時(shí)間快。圖6為某LDO線(xiàn)性瞬態(tài)響應曲線(xiàn)，當輸入電壓波動(dòng)1V時(shí)，輸出電壓也跟著(zhù)波動(dòng)約25mV，然后電壓逐漸恢復。圖7為某LDO負載電流突然從0.1mA切換為500mA時(shí)，輸出電壓瞬間會(huì )跌落約40mV然后有所恢復。
圖6 線(xiàn)性瞬態(tài)響應曲線(xiàn)
圖7 負載瞬態(tài)響應曲線(xiàn)
二、如何設計一個(gè)性能良好的穩壓電路
1. 在靠近LDO的輸入輸出端接電容，為了獲得更好的瞬態(tài)響應可以適當增大輸入輸出電容容值；
2. 為了降低輸出噪聲提高PSRR，在LDO的BYP引腳處接入合適的旁路電容；
3. 根據供電電源特點(diǎn)，負載的供電要求，結合以上參數選擇性能優(yōu)異的LDO，例如ZL6205。
ZL6205是廣州立功科技股份有限公司設計的一款500mA低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）。 ZL6205具有極低的關(guān)斷電流和靜態(tài)功耗，特別適用于2.3V至5.5V的供電設備。ZL6205的初始輸出電壓精度為±1%。當輸出電流500mA時(shí)，ZL6205典型壓差為240mV。ZL6205內置快速放電電路，當輸入電壓掉電到設定值時(shí)，內部快速放電電路開(kāi)啟使輸出快速放電。ZL6205具有欠壓保護、過(guò)流保護、短路保護和過(guò)溫保護等保護功能。ZL6205應用于低噪聲應用時(shí)可外接旁路電容來(lái)降低輸出噪聲。其良好的PSRR，調整率與瞬態(tài)響應等動(dòng)態(tài)響應特性，為用戶(hù)優(yōu)秀的設計添磚加瓦。ZL6205采用TSOT23-5封裝，減少了所需電路板的空間，外圍僅需要極少元件，降低了用戶(hù)使用的成本。
ZL6205產(chǎn)品特性
l 500mA最大輸出電流；
l 低壓差（典型值為240mV@IO=500mA）；
l 可與陶瓷輸出電容配合使用；
l 必要時(shí)外部10 nF旁路電容，用于低噪聲；
l 快速啟動(dòng)；
l 具有快速放電功能；
l 靜態(tài)電流典型值50μA；
l 初始電壓精度±1.0%；
l 欠壓保護；
l 過(guò)流保護；
l 過(guò)溫保護；
l TSOT23-5封裝；
l 不含鉛、鹵素和BFR，符合RoHS標準。 |
