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工程問題
2 電源芯片欠壓保護電路導致上電時序不滿足設(shè)計的要求
原理/layout圖
優(yōu)點
缺點
原理
選型
熱計算
計算 LDO 工作時的結(jié)溫
工程問題
1 LDO 輸出電源電平低于設(shè)置值
某款LDO芯片在3.3V轉(zhuǎn)2.5時,輸出了2.3v,忽略了Dropout(壓差的要求),此款為1v壓差
應選取低壓差的LDO器件。
2 電源芯片欠壓保護電路導 致上電時序不滿足設(shè)計的要求
雖然1.8V先于1.2V上電,但1.2V卻延時了將近2s才上電。由于1.8V導通后,電壓被容性負載拉低,1.8V-S的電壓被迅速拉低,使得流向LDO的電壓變得很小, 觸發(fā)了欠壓保護,直到充電完畢,LDO才開啟。
需要在1.8V的MOS的柵極加個電容,減緩MOS導通速度。
原理/layout圖
可以看出,左邊的電容正極緊挨vin,且形成的地環(huán)路明顯小于右邊。同時注意,ldo和電容的地要在同一層。
有些LDO是6腳,多了SENSE過流感應腳,僅在大電流場合下使用,大于5A,一般小電流
不用。
但SENSE 功能會導致電源芯片輸出電壓不穩(wěn)定。
(由于相鄰層高速信號高速翻轉(zhuǎn)導致耦合進去,紋波大,數(shù)據(jù)傳輸時出現(xiàn)誤碼)
PCB:由于回流路徑經(jīng)過,所以R5與R6也需要粗印制線連接。
SENSE只是提供電流感應的功能,只需要考慮低噪聲。
不需要考慮大電流問題,因此用普通信號線連接,且遠離干擾源。
優(yōu)點
對低頻噪聲的抑制效果明顯,高速瞬態(tài)響應。
能夠衰減開關(guān)模式電源產(chǎn)生的電壓紋波。
電壓輸入與輸出無延時。
沒有電感。
缺點
輸入與輸出壓差過大不適用。
壓差!負載電流越大,壓差越大,工作溫度越高,壓差越大。
散熱功耗(功率損耗):(輸入-輸出電壓)乘電流。
故只能輸出小功率,工作效率低, 能耗消耗大,電流輸出小。
最大功耗不能超過3W,否則散熱有問題,且LDO可能會損壞。
ldo的輸出電容的ESR不能過小,不然負反饋很難工作。
原理
由差分放大器與工作在線性區(qū)的三極管組成。一般雙極穩(wěn)壓器耐壓高且消耗電流偏大,
CMOS穩(wěn)壓器耐壓偏低但消耗電流低,工作在線性區(qū),當輸出電壓變小,反饋電壓也變小
差值變大,輸出電壓隨之變大。
想要更改啟動時間,變更FB的分壓電阻?
1. 并聯(lián)了前饋電容CFF,降低了誤差放大器的噪聲增益。
負反饋使得LDO的輸出噪聲不隨輸出電壓上升而大幅增加。
負反饋分析:
內(nèi)部零點補償網(wǎng)絡(luò):CFF和R1
形成了一個零點:ZFF=1/(2π×R1×CFF),該零點增加了正相移
也形成了一個極點:PFF=1/(2π×R1//R2×CFF)
傳統(tǒng)LDO的反饋回路的環(huán)路增益曲線由于輸出電阻較大,與負載電容作用后會產(chǎn)生
一個低頻極點P1,這個低頻極點帶來的附加相移使得反饋回路不穩(wěn)定
用外部鉭電容(100mΩ量級)補償后,由于鉭電容擁有較高的ESR(如1ohm)
使得環(huán)路曲線中出現(xiàn)一個零點,高ESR將零點移至一個較低的頻率
這個零點帶來的反相相移的環(huán)路增益將為1
抵消掉之前低頻極點帶來的附加相移,使得反饋回路穩(wěn)定
但ESR不能過大,不利于瞬態(tài)特性
2.并聯(lián)了輸出電容COUT,ESR補償
因為LDO屬于晶體管型,輸出阻抗高,所以需要并聯(lián)減小阻抗
利用坦電容特定的ESR和電容值可以為LDO進行補償。
采用MOS管后,將不需要特定的ESR來中和附加相移。
選型
壓差
ldo顧名思義,要求壓差要低
Vout≈vin-vdrop
功耗
(輸出電壓-輸入電壓)*電流
最大輸出效率
輸入電流等于輸出電流加上靜態(tài)功耗Iq*vin
電源紋波抑制比(PSRR)
越大越好,代表抑制輸入紋波的能力越強,一般給出的是1KHz下的值。
熱計算
計算 LDO 工作時的結(jié)溫
輸出電壓:1.8V,輸入電壓:3.15與3.45V
電流變化從0-500mA,環(huán)境溫度50℃,熱阻28℃/W,求其結(jié)溫?
1 求出動態(tài)功耗與靜態(tài)功耗
靜態(tài):(漏電流*輸入電壓)=15ma*3.45V
動態(tài):(3.45-3.15)*500ma
2 結(jié)溫=總功耗*熱阻系數(shù)+環(huán)境溫度
=(輸入電壓-輸出電壓)*電流*熱阻+環(huán)境溫度
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