基于LDO的優(yōu)化開關(guān)電源設(shè)計(jì)

電源是各種電子設(shè)備必不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類，由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，開關(guān)電源效率可達(dá)80%~90%，比普通線性穩(wěn)壓電源提高近一倍，目前已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。本文介紹一種應(yīng)用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）優(yōu)化開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案的可行性通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

　　LDO的基本原理

　　低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）的基本電路如圖1所示，該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

　　圖1：低壓差線性穩(wěn)壓器基本電路。

　　取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時(shí)，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過程中，輸出電壓校正連續(xù)進(jìn)行，調(diào)整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應(yīng)速度的限制。

　　應(yīng)當(dāng)說明的是，實(shí)際的線性穩(wěn)壓器還應(yīng)當(dāng)具有許多其它的功能，比如負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護(hù)等，而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。

　　LDO的選用原則

　　1. 輸入輸出電壓差

　　輸入輸出電壓差是低壓差線性穩(wěn)壓器最重要的參數(shù)。在保證輸出電壓穩(wěn)定的前提下，該電壓差越低，線性穩(wěn)壓器的性能越好。比如，5.0V的低壓差線性穩(wěn)壓器，只要輸入5.5V，就能使輸出電壓穩(wěn)定在5.0V。

　　2. 最大輸出電流

　　用電設(shè)備的功率不同，要求穩(wěn)壓器輸出的最大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩(wěn)壓器成本越高。為了降低成本，在多只穩(wěn)壓器組成的供電系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)各部分所需要的電流值選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓器。

　　3. 負(fù)載調(diào)整率

　　負(fù)載調(diào)整率是眾多電源設(shè)備一個(gè)非常重要的參數(shù)，它反映了電源抑制負(fù)載干擾的能力，負(fù)載調(diào)整率越低，輸出負(fù)載對(duì)輸出電壓的影響越小，LDO的品質(zhì)就越好。

　　4. 接地電流

　　接地電流IGND是指串聯(lián)調(diào)整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩(wěn)壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱為靜態(tài)電流，但是采用PNP晶體管作串聯(lián)調(diào)整元件時(shí)，這種習(xí)慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差線性穩(wěn)壓器的接地電流很小。