ldo芯片选型分析 你会选择LDO dropout voltage吗?

原文来自公众号:硬件工程师看海
后台回复:ldo仿真文件
ldo是我们常用的电源解决方案,dropout voltage(压差)是ldo最常见的参数之一,但是并不是所有的工程师都能够正确的设计ldo dropout voltage,导致产品可靠性具有隐患,降低平均无故障时间。
和dcdc开关电源架构不同,ldo内部的管子是工作在放大状态的,在这样的大前提下,ldo输入输入必须要满足一定的压差条件,ldo才能有效进行反馈调节,正常工作。
对于dropout voltage我们一共有两个必关注因素:
第一个因素是droput voltage自身的范围,这个在ic内部基本已经固定了,这部分是应用工程师无法管控的,我们只能根据需求合理选型与应用。
先介绍ldo内部影响dropout voltage的几个原因,指导大家来正确选型。
ldo内部除了基本的ldo控制电流外,往往还有一些保护电路、放电电路、逻辑控制电路等,有的ldo内部还有电荷泵等接口,这些电路都是要吃电的,所以ldo的dropout voltage除了考虑内部管子的工作状态之外,还要考虑内部其他电路的供电需求。
比如下面的ldo,输出是1v@iout=130ma时,dropout voltage 为140mv,但是输入却不能选择1.14v,这是小于输入电压1.4v的要求,设计将不会保证性能和稳定性,有很多工程师其实是知道这点的,但是在设计时非常容易忘记这一项,一定要仔细检查。
即使ldo输入电压可以是1.14v,输出是1v@iout=130ma,我们也不能直接选择输出1.14v的电源提供给ldo。
dropout voltage我们无法改变,但是外部走线却是完全掌握在我们自己手里,也是应用工程师必须管控的。
下面介绍第二个必考虑因素,走线。
我们举“栗”说明,dcdc输出1.14v;负载需求,1v@iout=130ma。
下图是线路损耗拆解,在走线100mω的情况下,如果要满足负载1v@iout=130ma的需求,则留给ldo的dropout voltage只有0.12v,无法满足0.14v的规格,设计也无法保证性能和稳定性。
我们在走线时就要控制好走线的dcr,有必要仿真管控。
然而有人说实际应用中并没有遇到电路异常的情况,这是因为我们的负载一般不会反复拉到最大负载,ldo本身也有一定的余量,但是这并不是合理的设计,凡是存在隐患的设计,当产品的数量升上去后,必然会暴露出问题,这就是墨菲定律,给用户带来糟糕的体验。
上文只考虑了芯片内部和外部走线的因素,还有一种因素比较极限,这里也介绍下。
第三个因素是前置电源的纹波影响。
一般为了降低功耗,ldo前级选择dcdc开关降压电路,buck工作时会有纹波,使得ldo输入电压会有最低值,由于电容的存在,这一点的影响不是特别大,只有在极个别情况下才会考虑这点。
以上就是ldo dropout voltage设计时几个基本的注意事项,可靠的设计一点也马虎不得,当面对十几、几十甚至几百个电源网络时,工程师们,你能保证每个ldo的dropout voltage都能满足设计要求吗?
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