在系統(tǒng)中成功運用低壓差穩(wěn)壓器研究

數(shù)字負(fù)載的重要特征有線路調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，以及瞬態(tài)下沖和過沖。在給低電壓的微處理器內(nèi)核供電時，精確的輸出控制總是非常重要，沒有足夠的調(diào)整率將致使內(nèi)核閉鎖。數(shù)據(jù)手冊中并不總是提供上述參數(shù)，瞬態(tài)響應(yīng)圖形也許表現(xiàn)出對瞬態(tài)信號不錯的上升和下降響應(yīng)速度。線路和負(fù)載調(diào)整率有兩種方式表述：一種是輸出電壓隨負(fù)載變化的偏離百分比，實際的V/I值，或者在規(guī)定負(fù)載電流條件下同時用兩者表示。

為了節(jié)省功耗，數(shù)字LDO需要具有較低的Iq以延長電池壽命。便攜系統(tǒng)有很長時間軟件處于空閑狀態(tài)，這段時間系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)。在不活動時，系統(tǒng)將進入睡眠狀態(tài)——要求LDO關(guān)閉，消耗電流不到1 ?A。當(dāng)LDO處于睡眠模式時，所有電路（包括帶隙參考）都將被關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)回到活動模式時，要求快速啟動 ——在此期間數(shù)字供電電壓必須不產(chǎn)生過高的過沖。過高的過沖將導(dǎo)致系統(tǒng)閉鎖，有時需要拔出電池或按下主復(fù)位按鈕才能解決問題，并重啟系統(tǒng)。

LDO用于模擬和射頻負(fù)載: 像ADP121和ADP130具有的低噪聲和高電源抑制（PSR）性能對模擬環(huán)境中使用的LDO來說非常重要，因為模擬器件比數(shù)字器件對噪聲更敏感。模擬LDO需求的主要來自無線接口要求——不損傷接收器或發(fā)送器，并在音頻系統(tǒng)中不產(chǎn)生爆破音或嗡嗡聲。無線連接非常容易受噪聲的影響，如果噪聲干擾到信號，接收器的效果將大打折扣。在考慮模擬線性穩(wěn)壓器時，器件要能抑制來自上游電源和下游負(fù)載的噪聲，而且自身不增加噪聲，這一點很重要。

模擬穩(wěn)壓器噪聲的測量值用電壓有效值（rms）和PSR表示，后者代表了抑制上游噪聲的能力。增加額外的濾波器或旁路電容可以減小噪聲，但增加了成本和體積。仔細(xì)和靈活的LDO內(nèi)部設(shè)計也有助于噪聲降低和電源噪聲抑制。在選擇LDO時，對涉及每個系統(tǒng)所需的總體性能的產(chǎn)品細(xì)節(jié)進行檢查很重要。

關(guān)鍵的LDO指標(biāo)和定義

備注：制造商數(shù)據(jù)手冊首頁一般是一些摘要信息，通常突出了一些吸引人的器件特性。關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)常強調(diào)典型的性能特征，但只有查閱了文檔中的完整指標(biāo)和其它數(shù)據(jù)后才能得到更完整的理解。另外，由于制造商提供指標(biāo)的方式幾乎沒有標(biāo)準(zhǔn)可言，因此電源設(shè)計師需要理解用來獲得電氣指標(biāo)表格中列出的關(guān)鍵參數(shù)的定義和方法。系統(tǒng)設(shè)計師應(yīng)該密切關(guān)注關(guān)鍵參數(shù)，如環(huán)境和結(jié)點溫度范圍、圖形信息中的X-Y刻度值 、負(fù)載、瞬態(tài)信號的上升和下降時間以及帶寬。下面討論與ADI公司LDO的表征和應(yīng)用有關(guān)的一些重要參數(shù)。輸入電壓范圍：LDO的輸入電壓范圍決定了最低的可用輸入電源電壓。指標(biāo)可能提供寬的輸入電壓范圍，但最低輸入電壓必須超過壓降加上想要的輸出電壓值。例如，150mV的壓降對于穩(wěn)定的2.8V輸出來說意味著輸入電壓必須大于2.95V。如果輸入電壓低于2.95V，輸出電壓將低于2.8V。

接地（靜態(tài)）電流：靜態(tài)電流Iq就是輸入電流IIN和負(fù)載電流IOUT之間的差值，在規(guī)定的負(fù)載電流條件下測量。對于固定電壓穩(wěn)壓器，Iq等于接地電流Ig。對于可調(diào)穩(wěn)壓器，如ADP171，靜態(tài)電流等于接地電流減去來自外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中的電流。

關(guān)斷電流：這是指設(shè)備禁用時LDO消耗的輸入電流，對便攜LDO來說通常低于1.0 uA。這個指標(biāo)對于便攜設(shè)備關(guān)機時長待機期間的電池壽命來說很重要。

輸出電壓精度：ADI公司的LDO具有很高的輸出電壓精度，在工廠制造時就被精確調(diào)整到±1%之內(nèi)（25℃）。輸出電壓精度在工作溫度、輸入電壓和負(fù)載電流范圍條件下加以規(guī)定。誤差規(guī)定為±x%最差情況。

線路調(diào)整率：線路調(diào)整率是指輸出電壓隨輸入電壓變化而發(fā)生的變化率。為了避免由于芯片溫度變化引起的誤差，線路調(diào)整率的測量通常在低功耗狀態(tài)或使用脈沖技術(shù)進行。

動態(tài)負(fù)載調(diào)整率：只要負(fù)載電流緩慢變化，大多數(shù)LDO都能輕松地保持輸出電壓接近恒定不變。然而，當(dāng)負(fù)載電流快速改變時，輸出電壓也將發(fā)生改變。當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時輸出電壓會改變多少就決定了負(fù)載瞬態(tài)性能。

壓差：壓差指保持電壓穩(wěn)定所需的輸入電壓和輸出電壓之間的最小差值。也就是說，LDO能夠在輸入電壓降低時保持輸出負(fù)載電壓不變，直到輸入電壓接近輸出電壓加上壓差，在這個點輸出電壓將“失去”穩(wěn)定。壓差應(yīng)盡可能小，以使功耗最小，效率最高。當(dāng)輸出電壓降低到低于標(biāo)稱值 100mV的電壓時，通常被認(rèn)為達(dá)到了這個壓差。負(fù)載電流和結(jié)點溫度會影響這個壓差。最大壓差值應(yīng)在整個工作溫度范圍和負(fù)載電流條件下加以規(guī)定。

啟動時間：啟動時間被定義為使能信號的上升沿到VOUT接近其標(biāo)稱值的90%時的時間。這個測試通常是接上VIN、使能引腳從斷開到接通的觸發(fā)條件下進行測量。備注：在使能引腳連接VIN的某些情況下，啟動時間可能會大幅增加，因為帶隙參考需要一定的穩(wěn)定時間。在穩(wěn)壓器需要頻繁關(guān)閉和啟動以節(jié)省功耗的便攜系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器的啟動時間是一個重要的考慮因素。

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)點溫度加以規(guī)定。由于LDO會發(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。數(shù)據(jù)手冊上規(guī)定有最大結(jié)點溫度（TJ），因為在最大結(jié)點溫度之上工作過長的時間會影響器件的可靠性——統(tǒng)計學(xué)上稱為平均故障時間（MTTF）。

熱關(guān)斷（TSD）：大多數(shù)LDO具有自動溫度調(diào)節(jié)裝置，用于防止IC發(fā)生熱失控。當(dāng)結(jié)點溫度