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LDO关键的指标和定义,您了解多少

ADI_Amy 員工 在 2014-8-6 建立的討論區
最後回覆由KimuraTakuya於2017-2-23提供

LDO咱们应用很多,但是关于这些基本指标和定义,其实很多小伙伴都似曾熟悉但又不能说出个所以然。这里整理出这些指标,并结合ADI的产品分享给大家,希望能与大家一起涨知识……

 

输入电压范围:LDO的输入电压范围决定了最低的可用输入电源电压。指标可能提供宽的输入电压范围,但最低输入电压必须超过压降加上想要的输出电压值。例如,150mV的压降对于稳定的2.8V输出来说意味着输入电压必须大于2.95V。如果输入电压低于2.95V,输出电压将低于2.8V。


接地(静态)电流:静态电流lq就是输入电流lIN和负载电流IOUT之间的差值,在规定的负载电流条件下测量。对于固定电压稳压器,lq等于接地电流lg。对于可调稳压器,如ADP171,静态电流等于接地电流减去来自外部分压电阻网络中的电流。


关断电流:这是指设备禁用时LDO消耗的输入电流,对便携LDO来说通常低于1.0 µA。这个指标对于便携设备关机时长待机期间的电池寿命来说很重要。


输出电压精度:ADI公司的LDO具有很高的输出电压精度,在工厂制造时就被精确调整到±1%之内(25℃)。输出电压精度在工作温度、输入电压和负载电流范围条件下加以规定。误差规定为±x%最差情况。


线路调整率:线路调整率是指输出电压随输入电压变化而发生的变化率。为了避免由于芯片温度变化引起的误差,线路调整率的测量通常在低功耗状态或使用脉冲技术进行。


动态负载调整率:只要负载电流缓慢变化,大多数LDO都能轻松地保持输出电压接近恒定不变。然而,当负载电流快速改变时,输出电压也将发生改变。当负载电流发生变化时输出电压会改变多少就决定了负载瞬态性能。


压差:压差指保持电压稳定所需的输入电压和输出电压之间的最小差值。也就是说,LDO能够在输入电压降低时保持输出负载电压不变,直到输入电压接近输出电压加上压差,在这个点输出电压将“失去”稳定。压差应尽可能小,以使功耗最小,效率最高。当输出电压降低到低于标称值 100mV的电压时,通常被认为达到了这个压差。负载电流和结点温度会影响这个压差。最大压差值应在整个工作温度范围和负载电流条件下加以规定。


启动时间:启动时间被定义为使能信号的上升沿到VOUT接近其标称值的90%时的时间。这个测试通常是接上VIN、使能引脚从断开到接通的触发条件下进行测量。备注:在使能引脚连接VIN的某些情况下,启动时间可能会大幅增加,因为带隙参考需要一定的稳定时间。在稳压器需要频繁关闭和启动以节省功耗的便携系统中,稳压器的启动时间是一个重要的考虑因素。


限流阈值:限流阈值被定义为输出电压下降到给定典型值的90%时的负载电流。例如,3V输出电压的限流阈值被定义为造成输出电压下降到3.0V的90%或2.7V时的负载电流。


工作温度范围:工作温度范围可以由环境温度和结点温度加以规定。由于LDO会发热,因此IC的工作温度总是超过环境温度,比环境温度高出多少取决于工作状态和PCB热设计。数据手册上规定有最大结点温度(TJ),因为在最大结点温度之上工作过长的时间会影响器件的可靠性——统计学上称为平均故障时间(MTTF)。


热关断(TSD):大多数LDO具有自动温度调节装置,用于防止IC发生热失控。当结点温度超过规定的热关断阈值时,这个装置将关断LDO。为了在重启之前让LDO冷却下来,要求一定的滞后时间。TSD很重要,因为它不单单保护LDO;过多的热量影响的不止是稳压器。从LDO传导到PCB(或从电路板上更热的元件传导到LDO)的热量随着时间的推移可能破坏PCB材料和焊接可靠性,也会破坏附近元件,进而缩短便携设备的寿命。另外,热关断将影响系统的可靠性。因此,用于控制电路板温度的热设计(散热器、冷却装置等)是重要的系统考虑因素。


使能输入:LDO使能信号以正和负逻辑的形式提供,用于关闭和启动LDO。高电平有效逻辑在使能端电压超过逻辑高电平门限时使能器件,低电平有效逻辑在使能端电压低于逻辑低门限电平时使能器件。使能输入允许外部控制LDO的关闭和启动,这是多电压轨系统中调整电源上电顺序的一个重要特性。一些LDO具要相当短的启动时间,因为它们的带隙参考在LDO禁用时是打开的,允许LDO更快地启动。


欠压闭锁:欠压闭锁(UVLO)可以确保只有在系统输入电压高于规定阈值时才向负载输出电压。UVLO很重要,因为它只在输入电压达到或超过器件稳定工作要求的电压时才让LDO器件上电。


输出噪声:LDO的内部带隙电压参考是噪声源,通常用给定带宽范围内的毫伏有效值表示。例如,ADP121在VOUT为1.2V时,在10kHz至100kHz的带宽范围内有40µV rms的输出噪声。在比较数据手册指标时,给定的带宽和工作条件是重要的考虑因素。


电源抑制比:电源抑制比(PSR)用分贝表示,代表了LDO在宽的频范围(1kHz 至100kHz )内对来自输入电源的纹波的抑制能力。在LDO中, PSR 可以用两个频段表征。频段1从直流到控制环路的单位增益频率,这时的PSR取决于稳压器的开环增益。频段2在单位增益频率之上,这时的 PSR不受反馈环路的影响, PSR取决于输出电压以及从输入到输出引脚的任何泄漏路径。选择一个适合的高值输出电容通常会改善后个频段的PSR 。在频段1, ADI公司专有的电路设计可以减少由于输入电压和负载变化引起的PSR变化。为了获得最佳的电 源抑制性能, PCB版图设计时必须考虑减小从输入到输出的泄漏,而且要有鲁棒性的接地性能。


最小输入和输出电容:最小输入和输出电容应大于在各种工作条件 (尤其是工作电压和温度)下的规定值。在器件选型时必须考虑应用中的各种工作条件,确保满足最小的电容规格。推荐使用X7R和X5R型电容。Y5V和Z5U电容不推荐在任何LDO电路中使用。


反向电流保持特性:采用PMOS传输管的典型LDO在VINVOUT之间有一个本征体二极管。当VIN大于VOUT时,这个二极管将处于反偏状态。如果VOUT大于VIN,这个本征二极管将变成前向偏置,产生从VOUTVIN的电流,进而造成破坏性的功耗。一些LDO,如ADP1740/ADP1741,有额外的电路防止从VOUTVIN的反向电流流动。反向电流保护电路检测到VOUT超过VIN时,将反转本征二极管连接的方向,使二极管仍处于反偏状态。


软启动:可编程软启动有助于减小启动时的浪涌电流和提供上电顺序。对于启动时要求浪涌电流受控的应用,有些LDO(如ADP1740/ADP1741)提供了可编程的软启动(SS)功能。为了实现软启动,在SS和地引脚之间需要连接一个小的陶瓷电容。

結果