LDO常见重要参数和在实际应用中的参考意义

2019-09-04来源: ZLG立功科技·致远电子关键字:LDO

摘要:对于低压差线性稳压器(LDO),你是否还是简单地根据输入输出电压和电流来选型?你有没有考虑过其他参数存在的意义?如果没有,那就来了解一下LDO常见的几个重要参数和在实际应用中的参考意义吧。


一、LDO的几个重要参数


低压差线性稳压器(LDO)它的终极使命就是为后级电路提供稳定的电压电流。在选择LDO时,除了选择合适的工作电压和带载电流,通常还需要结合当前输入端的供电环境,输出端的负载要求,结合LDO的几个常见参数选择最适合的LDO。下面是LDO常见的几个重要参数。


1. 压差

LDO的输入电压和输出电压的差值就是LDO的压差。在一定的负载电流下,LDO以最小的输入电压维持正常的输出电压,此时输入电压与输出电压的差称为最小压差。LDO在不同的负载电流下有着不同的最小压差。为了保证输出电压的稳定,在实际应用中需要根据负载电流的大小来判断保证正常的输出电压所需的最小压差。LDO的压差决定了它的工作电压范围,低压差的LDO则可以接受更低的工作电压,应用在输入电压更低的场合,并且降低了耗散功率,提高了效率。图1是某LDO压差特性曲线,该LDO标称输出电压为2.8V,从图中可以看出,输出电流为500mA时,输入电压至少要为3.2V以上才能维持正常的2.8V电压输出。


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图1  压差特性曲线


2. 地电流

地电流是LDO正常工作时地引脚流过的电流,是LDO工作时自身消耗的电流,也等于输入电流与负载电流的差,当输出电流为0时,该电流又称静态电流。通常地电流小的LDO的其他参数性能相对比较差,反之亦然。一般在电池供电场合,地电流小的LDO,能够提高设备的续航时间和供电效率。通常地电流与输入电压、温度和负载电流等有关。图2是某LDO地引脚电流与输入电压的关系曲线,通常来说地电流会随着输入电压的增大而增大。


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图2  地电流特性曲线


3. 负载调整率

通常在一定输入电压下,随着负载电流的变化,LDO的输出电压也会有一定的变化。通过负载调整率这个参数我们就能知道LDO在不同的负载电流下,输出电压的变化范围。所以负载调整率表征LDO在负载变化时,输出维持稳定电压的一种能力。在某一恒定的输入电压下,我们可以通过改变负载电流,测试实际输出电压偏离与标称电压的百分比来得到负载调整率。


负载调整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%


这里VMAX为测试过程中LDO的最大输出电压,VMIN为最小输出电压,VOUT为标称输出电压。通过式子,可以知道LDO的负载调整率越小稳压能力越出色。图3为某LDO负载调整曲线,通常来说随着输出电流的增大输出电压会有所下降。


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图3  负载调整曲线


4. 线性调整率

通常在一定负载电流下,随着输入电压的变化,LDO的输出电压也会有一定的变化。通过线性调整率这个参数我们就能知道LDO在不同的输入电压下,输出电压的变化范围。所以线性调整率表征LDO在输入电压变化时,输出维持稳定电压的一种能力。在某一恒定的负载电流下,我们可以通过改变输入电压,测试实际输出电压偏离与标称电压的百分比来得到线性调整率。


线性调整率=(V_MAX-V_MIN)/V_OUT ×100%


这里VMAX为测试过程中LDO的最大输出电压,VMIN为最小输出电压,VOUT为标称输出电压。通过式子,可以知道LDO的线性调整率越小稳压能力越出色。图4为某LDO线性调整曲线,该LDO在输入电压为3.5V~5.0V时输出电压相对较高。


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图4  线性调整曲线


5. 电源纹波抑制比(PSRR)

LDO通常会使用开关电源作为供电设备,开关电源的工作原理就决定了开关电源会产生较大的纹波。LDO通常有着出色的抑制纹波的能力。参数PSRR就是表征LDO抑制输出纹波的能力的,它的单位为dB。通过测试LDO的输入和输出端的纹波幅值,根据以下式子计算就能得到LDO的纹波抑制比(PSRR)。


PSRR=20lg V_(IN-Ripple)/V_(OUT-Ripple)


这里VOUT-Ripple为LDO输出端纹波幅值,VIN-Ripple为输入端纹波幅值。不同的频率的纹波,LDO的PSRR值也会不同,通过式子我们知道,PSRR的值越大,纹波抑制能力越出色。图5为某LDO PSRR曲线,该LDO的PSRR与旁路电容有关,在纹波频率为10Hz时,该LDO的PSRR约为64dB。


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图5  PSRR特性曲线


6. 瞬态响应

在LDO应用中,输入电压和输出负载有时候会有剧烈的变化。LDO的输入端可能会因为供电设备的电压波动而造成LDO的输入端电压剧烈变化的情况。输出端可能会出现输出负载的切换,出现某部分负载启动或停止等情况。这些情况都会造成LDO输出电压产生波动。我们可以通过LDO的瞬态响应曲线来了解LDO在遇到输入电压或负载电流在剧烈变化时LDO输出电压的变化情况。具有良好瞬态响应的LDO,在输入电压或负载电流在剧烈变化时,LDO的输出电压波动幅度小,恢复时间快。图6为某LDO线性瞬态响应曲线,当输入电压波动1V时,输出电压也跟着波动约25mV,然后电压逐渐恢复。图7为某LDO负载电流突然从0.1mA切换为500mA时,输出电压瞬间会跌落约40mV然后有所恢复。


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图6  线性瞬态响应曲线

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图7 负载瞬态响应曲线


二、如何设计一个性能良好的稳压电路


1、 在靠近LDO的输入输出端接电容,为了获得更好的瞬态响应可以适当增大输入输出电容容值;

2、为了降低输出噪声提高PSRR,在LDO的BYP引脚处接入合适的旁路电容;

3、根据供电电源特点,负载的供电要求,结合以上参数选择性能优异的LDO,例如ZL6205。


ZL6205是广州立功科技股份有限公司设计的一款500mA低压差线性稳压器(LDO)。 ZL6205具有极低的关断电流和静态功耗,特别适用于2.3V至5.5V的供电设备。ZL6205的初始输出电压精度为±1%。当输出电流500mA时,ZL6205典型压差为240mV。ZL6205内置快速放电电路,当输入电压掉电到设定值时,内部快速放电电路开启使输出快速放电。ZL6205具有欠压保护、过流保护、短路保护和过温保护等保护功能。ZL6205应用于低噪声应用时可外接旁路电容来降低输出噪声。其良好的PSRR,调整率与瞬态响应等动态响应特性,为用户优秀的设计添砖加瓦。ZL6205采用TSOT23-5封装,减少了所需电路板的空间,外围仅需要极少元件,降低了用户使用的成本。


ZL6205产品特性


● 500mA最大输出电流;

● 低压差(典型值为240mV@IO=500mA);

●  可与陶瓷输出电容配合使用;

● 必要时外部10 nF旁路电容,用于低噪声;

● 快速启动;

● 具有快速放电功能;

● 静态电流典型值50μA;

●  初始电压精度±1.0%;

● 欠压保护;

●  过流保护;

● 过温保护;

● TSOT23-5封装;

● 不含铅、卤素和BFR,符合RoHS标准。


关键字:LDO

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