【導(dǎo)讀】對(duì)于很多新手來說，尋找一些資料來閱讀并進(jìn)行分析，是比較有效率的一種學(xué)習(xí)方法，但不一定容易。。本篇文章針對(duì)新手，將LDO規(guī)格書當(dāng)中的一些概念進(jìn)行了解釋，幫助大家更好的從LDO規(guī)格書學(xué)到自己想要的知識(shí)。對(duì)于剛接觸電源設(shè)計(jì)的新手來說，肯定是一篇不可多得的資料文章。
對(duì)于很多新手來說，尋找一些資料來閱讀并進(jìn)行分析，是比較有效率的一種學(xué)習(xí)方法。很多人會(huì)從LDO規(guī)格書開始入手，但是LDO規(guī)格書當(dāng)中有很多較為專業(yè)的名詞，對(duì)于新手來說并不容易理解。本篇文章就將對(duì)LDO規(guī)格書中一些經(jīng)常出現(xiàn)的一些概念進(jìn)行解釋。
過熱保護(hù)電路
圖1
如圖1所示，以藍(lán)色橢圓形圈出的過熱保護(hù)電路，可在輸出引腳(VOUT)和接地引腳(GND)短路等狀況時(shí)檢測電壓調(diào)節(jié)器是否過熱，并停止電壓調(diào)節(jié)器的運(yùn)行以防止其受損。如果電壓調(diào)節(jié)器結(jié)點(diǎn)的溫度超過150°C，則過熱保護(hù)電路會(huì)停止電壓調(diào)節(jié)器的運(yùn)行。此外，如果電壓調(diào)節(jié)器停止運(yùn)行后結(jié)點(diǎn)的溫度降至125°C 以下，則將重新開始電壓調(diào)節(jié)器的運(yùn)行。(實(shí)際溫度會(huì)因產(chǎn)品而異)因此，過熱保護(hù)電路的操作將重復(fù)關(guān)閉和開啟電壓調(diào)節(jié)器，直至引起電壓調(diào)節(jié)器過熱的原因被消除。結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生脈沖形輸出電壓。請(qǐng)避免這種情況的發(fā)生。在規(guī)格書中，用過熱保護(hù)檢測溫度(TTSD)和過熱保護(hù)解除溫度(TTSR)來表示。
自動(dòng)放電功能
圖2
當(dāng)通過CE引腳將電壓調(diào)節(jié)器從工作模式切換至待機(jī)模式時(shí)，VOUT引腳電壓不會(huì)立即降至接地的水平，因?yàn)檩敵鲭娙菪枰獣r(shí)間來放電。為防止這種情況，理光在具有此功能的電壓調(diào)節(jié)器輸出電路(圖2中用藍(lán)色圓圈圈出)中增加了N型晶體管，以使輸出電容可以迅速放電。自動(dòng)放電功能可以與系統(tǒng)關(guān)斷時(shí)序相結(jié)合。
圖3
如圖3所示，連接至VOUT引腳的電容在不帶自動(dòng)放電功能的情況下放電需要2.73秒，而在自動(dòng)放電功能的情況下放電則只需要126μs。
自動(dòng)放電功能確保了當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)輸出快速下降，同時(shí)也能防止當(dāng)連接至VOUT引腳的輸出電容向外部系統(tǒng)放電時(shí)(如圖3中右圖所示)可能會(huì)產(chǎn)生的問題。
[page]
節(jié)電功能
諸如手機(jī)等越來越多的各種設(shè)備不僅僅具有通話模式(工作模式)和關(guān)閉模式這兩種狀態(tài)，同時(shí)還具有待機(jī)模式(休眠模式)等狀態(tài)。但是，在工作模式和休眠模式中，電壓調(diào)節(jié)器必須滿足完全不同的要求。在工作模式中，電壓調(diào)節(jié)器必須快速響應(yīng)并具有高紋波抑制比，但在休眠模式中會(huì)消耗較低的消費(fèi)電流。為了滿足這些相互沖突的條件，理光的電壓調(diào)節(jié)器具備了節(jié)電功能，可允許在快速響應(yīng)模式和低功耗模式之間進(jìn)行切換。
圖4
快速響應(yīng)模式具有比低功耗模式快100倍的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度，而輸出電壓變化則為低功耗模式的1/10。
與快速響應(yīng)模式相比，低功耗模式的消費(fèi)電流僅為1/10。
圖5
快速響應(yīng)模式中，1kHz時(shí)的紋波抑制比約為75dB，而在低功耗模式中，1kHz時(shí)的紋波抑制比將為約35dB。
圖6
[page]
圖7
浪涌電流限制電路
圖8
浪涌電流限制電路可防止電壓調(diào)節(jié)器啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流造成輸出電壓的波動(dòng)。由于短路限流電路的作用，電壓調(diào)節(jié)器輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系圖呈折回形狀，如圖8所示。但是，啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，會(huì)有大量的電流在輸出電容充電前涌入。輸出電壓和輸出電流特性實(shí)例圖，大約會(huì)有1600mA的浪涌電流在流動(dòng)。這種情況下，輸出電流將會(huì)受到影響，一旦浪涌電流停止，輸出電流將會(huì)立即猛增。為了避免這種情況的發(fā)生，浪涌電流限制電路會(huì)在電壓調(diào)節(jié)器啟動(dòng)后的一定時(shí)間內(nèi)將輸出電流限制在500mA以下。
[page]
浪涌電流限制時(shí)間可調(diào)
浪涌電流限制電路會(huì)在電壓調(diào)節(jié)器啟動(dòng)時(shí)限制浪涌電流。但是當(dāng)輸出電容較大時(shí)可能無法產(chǎn)生足夠的效果。當(dāng)浪涌電流限制時(shí)間短于浪涌電流發(fā)生時(shí)間時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。R1190x系列的浪涌電流限制電路通過連接電容至 DELAY引腳來設(shè)定浪涌電流限制的時(shí)間。浪涌電流限制時(shí)間(tD)和連接至DELAY引腳的電容器的電容CD(F)之間的關(guān)系可通過以下公式來計(jì)算：tD = <0.000198+ (3.79 x 107 x CD)> x VIN 即使電容沒有和 DELAY 引腳連接，浪涌電流也會(huì)被限制。這種情況下，CD=0，根據(jù)上述公式計(jì)算可得出浪涌電流限制時(shí)間。(tD=約200μs × VIN)
圖9
雙通道LDO電壓調(diào)節(jié)器
雙通道LDO 電壓調(diào)節(jié)器包括單路輸入類型和雙路輸入類型。單路輸入類型中兩個(gè)電壓調(diào)節(jié)器共享一個(gè)輸入引腳，由于減少了引腳的數(shù)量，因此其封裝較小。但是，在輸入電壓和輸出電壓之間存在較大的差異，由于兩個(gè)電壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓相同，因此能耗和功耗會(huì)變大。
圖10
使用前的注意事項(xiàng)
特性實(shí)例
圖11
PCB 布線
確保VDD和GND導(dǎo)線的魯棒性。如果它們的阻抗過大，則可能會(huì)導(dǎo)致噪聲或使運(yùn)行不穩(wěn)定。在VDD和GND引腳之間連接一個(gè)大小適當(dāng)?shù)碾娙荩⑶冶M可能的靠近引腳。
[page]
相位補(bǔ)償
在LDO(低輸入輸出電壓差)電壓調(diào)節(jié)器中具有相位補(bǔ)償，因此即使在負(fù)載電流變化時(shí)也能確保穩(wěn)定運(yùn)行。為此，采用了具有良好頻率特性和適宜的ESR(等效串聯(lián)電阻)的電容COUT。(陰影區(qū)域中為數(shù)據(jù)值)如果采用了鉭電容且電容的等效電阻值較大，則輸出可能會(huì)不穩(wěn)定。評(píng)估電路時(shí)應(yīng)將頻率特性考慮在內(nèi)。根據(jù)電容尺寸、制造商和元件型號(hào)，電容的偏壓特性和溫度特性有所不同。評(píng)估電路時(shí)應(yīng)將實(shí)際特性考慮在內(nèi)。
圖12
短路限流電路
如圖13所示，藍(lán)色橢圓形中所示的短路限流電路作為“電流限制”，在輸出引腳(VOUT)和接地引腳(GND)短路時(shí)，通過限制輸出電流來保護(hù)電壓調(diào)節(jié)器免受損害。它由過流保護(hù)電路和短路電流保護(hù)電路組成。在特性實(shí)例中，在“輸出電壓和輸出電流”圖上，過流保護(hù)活動(dòng)用藍(lán)色線條標(biāo)出，短路電流保護(hù)活動(dòng)用藍(lán)色圈圈出。過流保護(hù)的限制電流值在規(guī)格書中沒有定義。請(qǐng)參閱特性實(shí)例的圖表。短路電流保護(hù)的限制電流值在規(guī)格書中被定義為短路限流(Ilim)。在理光電壓調(diào)節(jié)器中，通常設(shè)定在 30mA 至 250mA 的范圍內(nèi)。
