關于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應用

我們上一期介紹了“低耗電的車用 36V3A 同步 Buck 轉(zhuǎn)換器 RTQ2104-QA”，這種器件一般是用來承接車上電池提供的高電壓的，由它完成高壓到低壓的轉(zhuǎn)換以后，某些系統(tǒng)會使用二次穩(wěn)壓器為負載供電，這時候就可能用到低壓輸入的轉(zhuǎn)換器了。

我們一般把 5V 以下工作電壓的器件稱為低壓器件，它們可承受的最高電壓一般為 5.5V-6V 左右。在這樣低的電壓下工作，很多時候會使用到線性穩(wěn)壓器，而車用環(huán)境下的線性穩(wěn)壓器也同樣是需要通過 AEC-Q100 認證的，RTQ2510-QA 就是符合這個條件的一款器件，它的性能非常優(yōu)秀，我在另外的場合是這樣介紹它的：

RTQ2510-QA是通過了AEC-Q100Grade1認證的高性能低壓差線性穩(wěn)壓器，輸入電壓范圍為2.2V~6V，負載能力為1A，具有超高電源紋波抑制能力（63dB@1kHz,38dB@1MHz），滿載最小壓差可低達160mV，可在-40℃~125℃溫度范圍內(nèi)工作。其輸出噪聲水平低，還可通過外加噪聲抑制電容改善其性能。其封裝形式為VDFN-8L3x3，是車用電子設備的理想選擇。

AEC-Q100 的認證分為 4 個溫度級別，Grade 1 這個級別的工作溫度范圍就是 -40℃~125℃，RTQ2104-QA 也是這個認證級別的，所以這兩款器件可以出現(xiàn)在同一個系統(tǒng)中以滿足高可靠性系統(tǒng)的需要。

先來看看應用電路原理圖：

RTQ2510-QA 的輸出電壓是可調(diào)的，R1 和 R2 的比值決定了輸出電壓的設定值。由于反饋系統(tǒng)的參考電壓為 0.8V，所以它的輸出電壓設定范圍為 0.8V ~ VIN。只要有負載存在，實際的輸出電壓永遠不可能等于輸入電壓VIN。由于滿載（1A）條件下的輸入、輸出壓差最低可達 160mV，所以一定負載 IOUT 下實際能夠達到的最高輸出電壓大約等于 VIN – IOUT * 160mΩ，只有輸入、輸出壓差大于 IOUT * 160mΩ 時，輸出電壓才能穩(wěn)定在設定值上。

一般而言，線性穩(wěn)壓器的輸出噪聲都是比較低的，但為了降低輸出噪聲，RTQ2510-QA 的內(nèi)部特別為參考電壓加入了 RC 濾波電路，用戶還可以通過外加電容 CNR 來加強其效果（如上圖所示），規(guī)格書給出了幾種負載條件下的輸出噪聲幅度在各種頻率下的分布情況，如下圖所示：

需要注意的是 CNR 的加入對 RTQ2510-QA 的啟動過程會發(fā)生影響，因為電容的加入延長了參考電壓的上升時間，所起的作用就如軟起動過程一樣，下面的內(nèi)部電路框圖和啟動時間與 CNR 值的關系曲線可以對此問題起到說明作用。

從電路框圖中也可以看到 RTQ2510-QA 在設計中還加入了一個啟動加速的電路，其中的 189kΩ 電阻在啟動過程中是被短路了的，這樣可以避免啟動時間被進一步拉長。

RTQ2510-QA 對輸入電壓紋波的抑制能力也很高，它在 1kHz 頻率上的 PSRR 值可以達到 63dB，下圖就是它在各種負載條件下的 PSRR 測試數(shù)據(jù)，對此有要求的讀者可以好好參考一下：

RTQ2510-QA 采用了 8 引腳的 VDFN 封裝，具有非常好的散熱能力，25℃ 標準室溫下的功率耗散能力達到了 3.22W，下圖是它的引腳排列圖：

這個引腳排位很方便做 PCB 設計，外圍元件很好布置，走線很方便，通過加大 GND 銅箔的面積還可以進一步改善其散熱能力，下圖是規(guī)格書提供的一個參考設計：

其實將下方的 GND 銅箔用作輸入、輸出電容的接地點會更好些，也更有利于將這些電容靠近芯片引腳放置，改善電路性能。