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        2. 什么時候最好使用LDO穩壓IC?

          線性穩壓IC是一種集成電路,無需電感器即可將電壓從較高電壓降至較低電壓。低壓差線性穩壓IC(LDO)是一種特殊類型的線性穩壓IC,其壓差(維持穩壓所需的輸入至輸出電壓之間的差值)通常低于400mV。

          早期的線性穩壓IC設計提供約1.3V的壓差,這意味著對于5V輸入,可實現的最大輸出僅為~3.7V,器件才能保持穩壓狀態。最近,“低”壓差被認為是500mV或更低。

          然而,在當今更復雜的設計技術和晶圓制造工藝的時代,“低”壓差通常<100-300mV左右。

          此外,盡管LDO很少是任何給定系統中最昂貴的系統組件,但從成本/收益的角度來看,它通常是最有價值的組件之一。

           

          典型應用原理圖和特性

          典型應用原理圖和特性

           

          LDO的任務之一是保護昂貴的下游負載免受惡劣環境條件的影響,如電壓瞬變、電源噪聲、反向電壓、電涌等。簡而言之,其設計必須堅固耐用,并且還包含所有必要的保護功能,以便在保護負載的同時“吸收”環境中的懲罰。

          許多低成本LDO線性穩壓IC不具備必要的保護功能,因此無法正常工作,不僅會對穩壓IC本身造成損壞,還會對下游負載造成損害。

           

           

          LDO與其他監管機構

          低電壓降壓轉換和調節可通過多種方法實現。

          開關穩壓IC可在很寬的電壓范圍內以高效率工作,但需要外部元件(如電感器和電容器)才能工作,從而占用相對較大的電路板空間。

          無電感電荷泵(或開關電容電壓轉換器)也可用于實現較低的電壓轉換,但輸出電流能力有限,瞬態性能較差,并且與線性穩壓IC相比需要更多的外部元件。

          在為噪聲敏感型模擬/RF應用供電時(例如在測試和測量系統中常見的,其中機器或設備的測量精度需要比被測實體高幾個數量級),LDO通常優于其開關對應物。

          低噪聲LDO穩壓IC為各種模擬/RF設計供電,包括頻率合成器(PLL/VCO)、RF混頻器和調制器、高速和高分辨率數據轉換器(ADC和DAC)以及精密傳感器。

          盡管如此,這些應用已經達到了測試傳統低噪聲LDO極限的靈敏度。例如,在許多高端VCO中,電源噪聲直接影響VCO輸出相位噪聲(抖動)。

          此外,為了滿足整體系統效率要求,LDO通常會對噪聲相對較大的開關轉換器的輸出進行后調節,因此LDO的高頻電源紋波抑制(PSRR)性能變得至關重要。

           


          LDO設計挑戰

          許多行業標準線性穩壓IC采用單電源即可執行低壓差操作,但大多數都無法實現極低電壓轉換與低輸出噪聲、寬輸入/輸出電壓和廣泛保護功能的組合。

          PMOS LDO實現了壓差,并采用單電源供電,但在低輸入電壓下受到傳輸晶體管Vgs特性的限制,并且缺乏高性能穩壓IC的許多保護特性?;贜MOS的器件提供快速瞬態響應,但需要兩個電源來偏置器件。

          NPN穩壓IC提供寬輸入和輸出電壓范圍,但需要兩個電源電壓或具有較高的壓差。

          相比之下,通過適當的設計架構,PNP穩壓IC可以通過單個電源軌實現低壓差、高輸入電壓、低噪聲、高PSRR和極低電壓轉換,并具有防彈保護。

          為了獲得最佳的整體效率,許多高性能模擬和RF電路由LDO供電,對開關轉換器的輸出進行后調節。這需要高電源紋波抑制(PSRR)和低輸出噪聲,在LDO兩端的低輸入至輸出差分下。LDO設計挑戰

          許多行業標準線性穩壓IC采用單電源即可執行低壓差操作,但大多數都無法實現極低電壓轉換與低輸出噪聲、寬輸入/輸出電壓和廣泛保護功能的組合。

          PMOS LDO實現了壓差,并采用單電源供電,但在低輸入電壓下受到傳輸晶體管Vgs特性的限制,并且缺乏高性能穩壓IC的許多保護特性?;贜MOS的器件提供快速瞬態響應,但需要兩個電源來偏置器件。

          NPN穩壓IC提供寬輸入和輸出電壓范圍,但需要兩個電源電壓或具有較高的壓差。

          相比之下,通過適當的設計架構,PNP穩壓IC可以通過單個電源軌實現低壓差、高輸入電壓、低噪聲、高PSRR和極低電壓轉換,并具有防彈保護。

          為了獲得最佳的整體效率,許多高性能模擬和RF電路由LDO供電,對開關轉換器的輸出進行后調節。這需要高電源紋波抑制(PSRR)和低輸出噪聲,在LDO兩端的低輸入至輸出差分下。

           

          并行使用的LDO

          并行使用的LDO

           

          具有高PSRR的LDO可輕松濾除和抑制開關穩壓IC輸出的噪聲,而無需笨重的濾波元件。此外,在寬帶寬范圍內具有低輸出電壓噪聲的器件對于當今的現代電源軌是有益的,因為噪聲靈敏度是一個關鍵考慮因素。高電流下的低輸出電壓噪聲顯然是一個必要的規格。

          低頻PSRR輸出頻率超過90dB至10kHz,高頻PSRR輸出頻率超過70dB至2.5MHz,從而使噪聲或高紋波輸入電源安靜下來。

          專有的LDO架構 - 一個精密電流源基準,后跟一個單位增益緩沖器,從而實現幾乎恒定的帶寬、噪聲、PSRR和負載調節性能,與輸出電壓無關。

          這些器件還可以并聯使用,以進一步降低噪聲,增加輸出電流,并在電路板上散布熱量。

          在一個1.8V至20V的寬輸入電壓范圍內,在滿負載條件下提供高達500mA的輸出電流和一個260mV的壓差電壓。輸出電壓范圍為0V至 15V,輸出電壓容差在整個線路、負載和溫度范圍內具有±2%的高精度。

          未來的高溫H級版本的額定溫度范圍為–40°C至150°C。

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

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          創建時間:2022-04-26 14:14
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