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一、LDO是什么?
LDO英文全名就是Low Dropout Regulaor,顾名思义就是低压差线性稳压器,属于线性电源。 我们从上面的拓扑图可以看出,LDO内部主要是基准参考电压、误差放大器、分压取样电路和MOS管调整电路。 二、 LDO工作原理 首先分压取样电路两个电阻分压对输出电压进行采集,误差放大电路将采集的电压输入到比较器反向输入端,与正向输入端的基准电压(也就是期望输出的电压)进行比较,再将比较结果进行放大。 MOS管调整电路把这个放大后的信号输出到MOS管的栅极,从而这个放大后的信号(电流)就可以控制MOS管的导通电压了,这就是一个负反馈调节回路。 MOS管输出电压就是输入电压减去导通电压,因此控制了导通电压就相当于控制了LDO的输出电压了。 当输出电压与基准电压相差较大的时候,比较器输出信号变强,从而MOS管压降变小,输出电压变小,从而基准电压与输出电压变得更加接近。 从LDO工作原理我们可以得知,LDO只能降压。 三、LDO特点 1.外围电路简单,价格便宜 LDO在使用的时候,非常方便,除了输入、输出端加上滤波电容,不需要其他外围器件,而一般的DCDC模块在使用时要电感、电容、二极管等外围器件组合,且布局也需要特别讲究,否则使用效果不尽人意。 LDO芯片一般都比较便宜,且不需要很多外围器件,非常适合低成本方案。 2.效率较低 使用LDO时,需注意输入电压与输出电压差不能太大,否则效率会非常低。LDO效率η=(Vin-Vout)/Vin,比如输入电压Vin为24V,输出电压Vout3.3V,计算得出效率η=13.75%,效率很低。所以使用LDO时,尽量控制输入输出电压差。 3.噪声低、纹波小 因为其原理为线性调节方式,所以不会产生开关噪声,同时电路纹波也很小。 四、LDO选型需考虑的重要参数 1.压降(Dropout Voltage) 我们在选型LDO时,除了考虑输入输出电压的范围,还要考虑LDO本身存在压降,这个是由LDO本身结构(MOS管存在导通电阻)导致,这个参数我们很多设计人员都会忽略,最后就会导致电路工作不正常。比如我们常用的AMS1117-3.3,这个LDO最高可以输入15V,输出3.3V,假设我们的输入电压为4.2V,乍一看输入电压在手册规定范围内,同时也高于输出,应该是可以使用的。但是实际使用时,却发现输出电压没有3.3V,大概在2.7V-2.9V左右,这就是设计时忽略的LDO本身存在的压降。 从上图我们看可以知道AMS1117的压降一般1.1V,最大1.3V,因为压降还和电流、温度有关系,所以推荐输入电压-输出电压≥1.5V,才可以保证电路稳定。 2.最大耗散功率(Power Dissipation) LDO的耗散功率P=(Vin-Vout)*Iout,假设输入电压Vin24V,输出电压Vout3.3V,输出电流Iout30mA,那LDO的耗散功率P=0.651W,这个功耗全部是通过热量损耗了,所以不推荐LDO用于输入输出压差过大,大输出电流的场景。 如果实在需要使用的话,我们就要考虑LDO芯片能承受多大的功耗了,我们以HT7333-3为例,下图为其不同封装的最大耗散功率,这个最大耗散功率就是这个芯片能承受最大的热功耗,超过就会烧坏。 我们以上面举例的场景下使用HT7333-3的话,那我们就只能选用最下面的8SOP-EP封装了,同时注意电路散热,这样才不至于烧坏LDO芯片。 五、总结 通过上面分析,我们知道LDO一般应用于,输入输出压差小,输出电流小的应用场景,这样才能发挥LDO的优势,同时使用时还要重点注意压降、耗散功率等参数,保证电路可以按预期正常工作。 |
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