低壓差穩(wěn)壓器（LDO）在系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　限流閾值：限流閾值被定義為輸出電壓下降到給定典型值的90%時(shí)的負(fù)載電流。例如，3V輸出電壓的限流閾值被定義為造成輸出電壓下降到3.0V的90%或2.7V時(shí)的負(fù)載電流。

　　工作溫度范圍：工作溫度范圍可以由環(huán)境溫度和結(jié)點(diǎn)溫度加以規(guī)定。由于LDO會(huì)發(fā)熱，因此IC的工作溫度總是超過環(huán)境溫度，比環(huán)境溫度高出多少取決于工作狀態(tài)和PCB熱設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)手冊(cè)上規(guī)定有最大結(jié)點(diǎn)溫度(TJ)，因?yàn)樵谧畲蠼Y(jié)點(diǎn)溫度之上工作過長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)影響器件的可靠性——統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱為平均故障時(shí)間(MTTF)。

　　熱關(guān)斷(TSD)：大多數(shù)LDO具有自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)裝置，用于防止IC發(fā)生熱失控。當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度超過規(guī)定的熱關(guān)斷閾值時(shí)，這個(gè)裝置將關(guān)斷LDO。為了在重啟之前讓LDO冷卻下來，要求一定的滯后時(shí)間。TSD很重要，因?yàn)樗粏螁伪Ｗo(hù)LDO;過多的熱量影響的不止是穩(wěn)壓器。從LDO傳導(dǎo)到PCB(或從電路板上更熱的元件傳導(dǎo)到LDO)的熱量隨著時(shí)間的推移可能破壞PCB材料和焊接可靠性，也會(huì)破壞附近元件，進(jìn)而縮短便攜設(shè)備的壽命。另外，熱關(guān)斷將影響系統(tǒng)的可靠性。因此，用于控制電路板溫度的熱設(shè)計(jì)(散熱器、冷卻裝置等)是重要的系統(tǒng)考慮因素。

　　使能輸入：LDO使能信號(hào)以正和負(fù)邏輯的形式提供，用于關(guān)閉和啟動(dòng)LDO。高電平有效邏輯在使能端電壓超過邏輯高電平門限時(shí)使能器件，低電平有效邏輯在使能端電壓低于邏輯低門限電平時(shí)使能器件。使能輸入允許外部控制LDO的關(guān)閉和啟動(dòng)，這是多電壓軌系統(tǒng)中調(diào)整電源上電順序的一個(gè)重要特性。一些LDO具要相當(dāng)短的啟動(dòng)時(shí)間，因?yàn)樗鼈兊膸秴⒖荚贚DO禁用時(shí)是打開的，允許LDO更快地啟動(dòng)。

　　欠壓閉鎖：欠壓閉鎖(UVLO)可以確保只有在系統(tǒng)輸入電壓高于規(guī)定閾值時(shí)才向負(fù)載輸出電壓。UVLO很重要，因?yàn)樗辉谳斎腚妷哼_(dá)到或超過器件穩(wěn)定工作要求的電壓時(shí)才讓LDO器件上電。

　　輸出噪聲：LDO的內(nèi)部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。例如，ADP121在VOUT為1.2V時(shí)，在10kHz至100kHz的帶寬范圍內(nèi)有40µV rms的輸出噪聲。在比較數(shù)據(jù)手冊(cè)指標(biāo)時(shí)，給定的帶寬和工作條件是重要的考慮因素。

　　電源抑制比：電源抑制比(PSR)用分貝表示，代表了LDO在寬的頻范圍(1kHz至100kHz)內(nèi)對(duì)來自輸入電源的紋波的抑制能力。在LDO中，PSR可以用兩個(gè)頻段表征。頻段1從直流到控制環(huán)路的單位增益頻率，這時(shí)的PSR取決于穩(wěn)壓器的開環(huán)增益。頻段2在單位增益頻率之上，這時(shí)的PSR不受反饋環(huán)路的影響，PSR取決于輸出電壓以及從輸入到輸出引腳的任何泄漏路徑。選擇一個(gè)適合的高值輸出電容通常會(huì)改善后個(gè)頻段的PSR。在頻段1，ADI公司專有的電路設(shè)計(jì)可以減少由于輸入電壓和負(fù)載變化引起的PSR變化。為了獲得最佳的電源抑制性能，PCB版圖設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮減小從輸入到輸出的泄漏，而且要有魯棒性的接地性能。

　　最小輸入和輸出電容：最小輸入和輸出電容應(yīng)大于在各種工作條件 (尤其是工作電壓和溫度) 下的規(guī)定值。在器件選型時(shí)必須考慮應(yīng)用中的各種工作條件，確保滿足最小的電容規(guī)格。推薦使用X7R和X5R型電容。Y5V和Z5U電容不推薦在任何LDO電路中使用。

　　反向電流保持特性：采用PMOS傳輸管的典型LDO在VIN和VOUT之間有一個(gè)本征體二極管。當(dāng)VIN大于VOUT時(shí)，這個(gè)二極管將處于反偏狀態(tài)。如果VOUT大于VIN，這個(gè)本征二極管將變成前向偏置，產(chǎn)生從VOUT到VIN的電流，進(jìn)而造成破壞性的功耗。一些LDO，如ADP1740/ADP1741，有額外的電路防止從VOUT到VIN的反向電流流動(dòng)。反向電流保護(hù)電路檢測(cè)到VOUT超過VIN時(shí)，將反轉(zhuǎn)本征二極管連接的方向，使二極管仍處于反偏狀態(tài)。

　　軟啟動(dòng)：可編程軟啟動(dòng)有助于減小啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流和提供上電順序。對(duì)于啟動(dòng)時(shí)要求浪涌電流受控的應(yīng)用，有些LDO(如ADP1740/ADP1741)提供了可編程的軟啟動(dòng)(SS)功能。為了實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，在SS和地引腳之間需要連接一個(gè)小的陶瓷電容。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　LDO執(zhí)行的是一個(gè)重要功能。雖然概念上很簡(jiǎn)單，但在應(yīng)用時(shí)需要考慮許多方面的因素。本文介紹了基本的LDO拓?fù)?，解釋了一些關(guān)鍵指標(biāo)和低壓差穩(wěn)壓器在系統(tǒng)中的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)手冊(cè)中還包含了許多有用的信息。欲了解進(jìn)一步信息(選型指南、數(shù)據(jù)手冊(cè)、應(yīng)用筆記)——以及獲取人工幫助的方式——請(qǐng)?jiān)L問電源管理6網(wǎng)站。這個(gè)網(wǎng)站同時(shí)還提供業(yè)界最快、最精確的DC/DC電源管理設(shè)計(jì)工具7ADIsimPower™.