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xinxi来源: http://www.emcmy.com  时间:2019/7/4 15:20:57 

  虽ran设ji人yuanhenqing楚开guan DC/DC 转换器能效高,dan线xing稳压器仍shi大多数应yong的最佳选择。了解qi中的yuan因将bang助设ji人yuan做出正萬ei≡癫⑼咨剖迪址桨浮Ⅻ/p>

  本wen对线xing稳压器和开guan稳压器进行了比较,并介shao了在考虑能效的tong时,如何相应考虑简jiexing、低成本、稳定xingdeng因素。

  开guan稳压器:高效dan复杂

  开guan稳压器效lv高,并且能够轻松实现升压输出、降压输出和电压逆变。目前的模块化芯片jie构紧凑、xing能ke靠,xu多供应shang都you供应。尽管开guan稳压器具youxu多优势,dan也存在不足之处(表 1)。

  首xian,开guan稳压器属于复詙ou酒虼宋fanP耡g体育官网正常gong作,ke能需yao更多的设jigong作。qici,目前的开guan稳压器集成度yue高,成本也yue高,并且huai需增大芯片尺cun。最后,suoyou的高pinlv开guanwangwang会chan生zao声。

  在高pingong作模式下,开guan稳压器会在输入和输出滤波器shangchan生电压和电流纹波,这shi在设ji中shiyong该器件suo面临的主yao问题。而解决这些问题需yao时间和设ji技能。

  线xing稳压器ke襶ue饩隹猤uan稳压器的suoyou主yao缺点。ta们简单莥e统杀荆鑩ao较少外bu元器件,并且不会因开guanchan生多余的zao声。如表 1 suo示,对于恰当的应yong选择这些合适的线xing稳压器caishi明智之举。

  仅支持降压gong作模式

  shangduan描shu中you襤uai丶點i“恰当的应yong”,那shi因为线xing稳压器存在ju限xing,这意味着ta们ke能不适合某些设ji,dan却会shi另一些设紁in暮鲜手 Ⅻ/p>

  例如,线xing稳压器输出只能低于输入电压(“降压”)。因为存在ju限xing,suo以需yao增加额外的电池来提高基本 DC 供电电压,cai能萬an5缪钩 LDO 需yao的输入电压。每个稳压器需shiyong五个标硃in缪刮 1 至 1.5 伏的电池,每个电池需yao在qi整个放电周期内萬ane靠的 5 伏输出电压。而额外增加电池的成本hen快会超出shiyong较少电池即ke运行的开guan稳压器成本。此外,额外的电池huai占据了宝贵的空间。

  另外huaiyou一个问题,如果ag体育官网中的元器件需yao高于suoyouqi他元器件的电压,线xing稳压器无法实现升压输出。huaiyou类藀in奈侍猓谀承┠D獾缏沸鑩ao负电压的情况下,由于线xing稳压器无法逆转正电源,因而无法shiyong。

  线xing稳压器的效lv不如开guan器件,因此qi电池的寿命不如开guan稳压器长久。更糟糕的shi,如果电池仍you一些电量,dan合成后的输出电压低于芯片需yao的最低电压,将无法shiyong剩余电量。

  相比之下,开guan器件ke以qie换至升压模式,cong而yong尽电池的最后电量。

  当电池的zhi流源的初shi电压高于实ji需yao的轨电压,莥e绯氐缪顾孀欧诺绲某中抵羢uo需轨电压以蟣v保笛股刮妊蛊骶头浅J祔ong。降压升压器件ke以在两种模式中wan美qie换,糲i乖诘绯氐缪菇抵凉斓缪怪拢詋ehuo得suo需的输出轨电压值。

  在一些极低功耗应yong中,以suo短电池寿命为dai价来避免shiyong开guan稳压器shike以jie受的。例如,shiyong线xing稳压器导致高功耗ag体育官网的电池寿命cong 12 小时suo短至 8 小时,消fei者不太会对此gandao高兴;dan如果价ge足够便宜,消fei者henke能会jie受低功耗ag体育官网的电池寿命cong六个月suo短至五个月。

  线xing稳压器的高能效穌uan?/p>

  线xing稳压器ke能无法达dao开guan转换器或稳压器的整体效lv,danqi仍具you自身的优势,在输入和输出电压差降低时,稳压器能效就会升高。当输入电压ganggang高于输出电压值时,线xing稳压器的能效jie近 95% 至 99%。

  这种特征表明在特定应yong中的线xing稳压器整体效lvyao高于仅做简单zhijie比较而得出的jie果。因此wu必考虑ag体育官网gong作期间内电池的wan整放电特xing,并确定该duan时间内的平均效lv以huo得精确数值(图 1)。

  图 1:shiyongsan节 AA 型碱xing电池(100 mW 恒定功lv负载)的系统中线xing稳压器能效与电池电压之间的guan系;请注意稳压器能效如何随着电压下降而升高。(蚸i丛矗篗axim Integrated)尽管电池满电量时能效yue为 73%,dan整个放电周期内的平均能效为 85%。应该将此数值与开guan稳压器deng效数据进行比较,因为开guan稳压器电池效lv不会随着电压下降而升高。

  再看一下图 1,ag体育官网会发现在 20 小时后,尽管电池仍you一些电量,dan由于输入和输出电压差太小,以至于该器件无法调节电压,ji而停止gong作。电池实ji为ag体育官网供电的zonglei积电量为:

  平均调节效lv × 停止供电前的电池能量shiyong百穤hi =85% × 80% = 68%。

  选择较低压差特xing的 IC 萬an:木「嗟牡绯氐缌浚琧ong而提高效lv。

  “压差”shi指调节停止前输入和输出电压的差值。如图 1 示例suo示,如果线xing稳压器更换成具you更高压差的器件(3.4 至 3.0 伏),电池ke以多shiyong 2.5 小时,电池能源利yonglv将提高至:

  85% × 90% = 76.5%

  仔细查看制zaoshang提供的guige书,因为一些suo谓的“低压差”(LDO) 器件的输入/输出压差shi分大。这意味着停止gong作前,电池中仍含youhen多电量。请注意,压差ke能随负载电流变化而变化。

  LDO 选择与实现

  对于希望在特定应yong中选择shiyong LDO 襶uan愠浞掷鹹ong线xing稳压器优蕄in纳鑚igongcheng师来说,henke能会在市场shang纷fan芜杂的选择面前不zhisuo措。虽ran外观简jie,dan一ban的 LDO guige书除基本的guige表tong常huaiyouershi、sanshi甚至更多xing能图。这些图zhan现羢i蔡投瑇ing能襶ue霸诓籺onggong作场景和条件下的功能。

  在针秠uan阈jieong的 LDO 器件中,youxu多器件适合于宽输入和输出电压穌uanАR恍┚遹ou固定输出电压、一些具youyong户ke调节输出电压、一些ke以提供负输出轨。一些 LDO 较为tongyong并具you备yong电源,而qi他一些 LDO 针对特定应yong领域zhuan门优化了一个或多个can数。以下几个示例zhan示了市面shang LDO 的多样xing。

  汽车:Maxim Integrated MAX16910 shiyong于汽车应yong的 200 mA 超祎u蔡缌 LDO。除羢i弑富緓ing能,该器件huai适yong于yaoqiu严苛的汽车应yong环境。具you +45 伏的kang瞬变输入电压,ke以应对“负载突降”状况并在该状况下gong作,huaikegong作于(指定值)-40°C 至 +125°C 的汽车温度穌uanВㄍ 2)。在 +3.5 伏至 +30 伏的输入电压下gong作,仅消耗 20 微安 (?A) 空载静态电流,在yong户kong制guan断模式下仅为 1.6 μA。

  图 2:Maxim Integrated 的 MAX16910 shi分引人注目,因为ta符合质保功能中严苛的汽车gui定,并ke在 -40°C 至 +125°C 的温度穌uan谡ong作。(蚸i丛矗篗axim Integrated)负电压:负电压设jike不仅仅shifan向连jie转换器,huai涉及daojiedican考问题襶ue皅i他拓扑问题。因而,需yao特定的负电压型 LDO。Analog Devices 的 ADP7183 具you负输入/输出电压襶ue俺蛕ao声特xing(图 3)。

  这些 IC 在 ?2.0 伏至 ?5.5 伏的输入电压下gong作,最高提供 ?300 毫安 (mA) 的输出电流。该器件提供 15 种 ?0.5 伏至 ?4.5 伏的固定输出电压选择,或具you在 ?0.5 伏至 ?VIN + 0.5 伏穌uan趉e调节的输出电压。此外,输出zao声在 100 Hz 至 100 kHz 时仅为 4 μVRMS,zao声pumi度在 10 kHz 至 1 MHz 时为 20 nV/√Hz。最后,典型电源抑制比 (PSRR) 在 10 kHz 时为 75 dB;100 kHz 时为 62 dB;1 MHz 时为 40 dB。

  图 3:Analog Devices 的 ADP7183 系列实jishang经常yong于负电源/负输出应yong;这些器件ke以配置为固定输出电压(这里指shang面示意图中的 ?3.3 伏)或yong户ke调节输出电压(这里指下面示意图中设置的 ?2.5 伏)。(蚸i丛矗篈nalog Devices)固定/ke变双输出:tong常情况下,一些应yong不仅仅需yao一个单tong道 LDO,因此 Texas Instruments 推出具you一个 2.5 伏固定输出电压和一个ke调节输出电压的 LFC789D25 双tong道线xingkong制器。kong制器的输出ke以驱动外bu N 沟道 MOSFET,因此电流ke能相秠ue细撸 3 A(典型值)。这种 IC 适yong于 DDR1 存chu器电压 (VDDQ) 和huanchong器 VREF deng应yong(图 4)。内bu基准的温度补偿xing能具you 2% 容差,足以满足这种情况。

  图 4:Texas Instruments 的 LFC789D25 双路线xingkong制器具you一个固定输出电压和一个ke调节输出电压,ke以满足 DDR1 和类似存chu器阵列deng重yao应yong领域的需qiu。(蚸i丛矗篢exas Instruments)。

  近乎为零的静态电流:对于电池供电型应yong而yan,zhen惜shiyongkeyong的能量对于实现续航时间目标至guan重yao,Richtek RT9069 系列具you 2 ?A 的超祎u蔡缌 (Iq)。shi能引脚ke以让这些 IC 处于深度休眠状态,此时的静态电流为零。

  这些 LDO 在 3.5 伏至 36 伏的宽输入电压穌uan耮ong作提供高达 200 mA 的电流。ta们提供 2.5、3.3、5、9 或 12 伏固定输出电压。这些 LDO 在整个输入电压穌uanШ褪涑龅缌鞣duan诒3謝ing能稳定,除了大多数 LDO 最需yao的标譲i淙肼瞬ǖ缛萜魍猓恍鑣hiyong一个单一taoci输出电容器(图 5)。

  图 5:Richtek RT9069 系列zhi在将高度受限的电池供电型应yong的续航时间最大化,ta们具you 2 ?A 的静态电流,莥e贝τ诮鹹ong状态时静态电流为零。(蚸i丛矗篟ichtek Technology Corp.)充分利yong LDO

  虽ran LDO cao作简单,dan仍需重视一些基本的指导yuan则,以充分利yongqi优势并避免qian在sun害。ta们存在一些实ji设ji问题,如热问题和feng装、布ju注意事项襶ue皕ao声shi取。

  对于热问题,guan键shi研緆ang鎔e书中youguan安全gong作qu和降额的表ge和图xing(图 6)。

  图 6:对于 LDO 来说,安全gong作qu的最大允xu输出电流与输入输出电压差的幅值成fan比;根据图中标准 SO-8 和zhuanyou 8 引脚 ?MAX feng装之间的差异suo示,feng装类型也shi分guan键。(蚸i丛矗篗axim Integrated)降额shi一种多变量函数,包kuo LDO feng装。5 引脚 SOT-23 feng装的典型额定耗散超过 500 mW,而一些裸焊盘的额定值shi该数值的四倍。如果 LDO 位于具you充足气流的最佳位置和/或低阻kang热路径,将ke以zhijieshiyong供应shang数据来确定因自发热而zao成的降额xing能。

  zongjie

  线xing稳压器的优势在于,zhi流输出中chan生的zao声极少,输出非常“干净”,danshi能效比开guan转换器低hen多,不能像开guan稳压器一样实现高于输入电压的升压输出。

  尽管如此,一些应yong仍会首选线xing稳压器,而就简jiexing、成本、在特定gong作条件下襶ue澳苄Ф鴜an,线xing稳压器shi DC/DC 转换器拓扑jie构的“最佳”选择。

  线xing稳压器NCV78L15ABDR2G www.dzsc.com/ic-detail/9_2967.html的guigexinxi

  制zaoshang零件编号:NCV78L15ABDR2G

  制zaoshang:ON Semiconductor

  描shu:IC REG LDO 15V 0.1A 8SOIC

  系列:自动,AEC-Q100

  稳压器拓扑:正,固定式

  电压 - 输出:15V

  电流 - 输出:100mA

  电压 - 跌落(典型值):1.7V @ 40mA

  稳压器数:1

  电压 - 输入:最高 35V

  电流 - 限制(最小值):-

  gong作温度:-40°C ~ 125°C

  安装类型:表面tie装

  feng装/外壳:8-SOIC(0.154",3.90mm 宽)

  供应shang器件feng装:8-SOIC N

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