LDO电源电路设计

我们常用的电源类型有ldo和dcdc两种。dcdc包含buck,boost,buckboost,隔离,非隔离等拓扑,再加上pwm,pfm,同步整流,软开关,磁芯复位等多种关键技术,可以创造出n种dcdc电源设计方案。ldo相对比较简单,可以分为npn稳压器,准ldo稳压器和ldo稳压器,如下图.
        由于电源各功能和关键技术的原理在《电源芯片介绍视频》已有介绍,我们这里不再详解,这里主要以ti的lm2941--1a ldo稳压器为例子讲解ldo电路的设计。
  在设计任何电路之前,要先搞清楚你设计的东西要达到什么指标,否则你无法判断设计出来的是否ok。
1.电源设计判断标准
能否ok的判断依据是电源输出的电压电流等指标满足soc芯片的工作要求,具体请看《soc电源设计视频》。
我们在电源设计的时候,一般很难达到电源芯片手册上规定的性能指标,关于指标的意义大家也可《电源芯片介绍视频》。对于大部分工程师的电路设计来说达到70%左右也算是不错的。所以大家在电源芯片选型时一定要保留余量。
ldo
   输入设计:输入需加电容cin,容值按手册要求,一般在uf级别。
   输出设计:输出需加电容cout,容值按手册要求,一般在10 uf级别。
   电压可调设计:通过分压电阻r2,r1反馈回adj引脚。vout计算公式如下:
vout=vref*(1+r2/r1)
   使能设计:通过on/off脚给高低电平来控制vout是否输出电压。
ldo芯片的使用可以说是所有电源设计中最简单的,想搞出问题都很难。
ldo
   电源的pcb设计时影响芯片性能指标的关键因素。我们在si,pi,emi,热分析仿真介绍了10多个小时,就是为了指导我们的原理图和pcb设计。具体大家去看相应的视频,这里不详细介绍。电源pcb设计的关键点如下:
r2,r1构成的反馈回路要短,远离干扰线。(si的串扰仿真)
输入电容和输出电容靠近芯片引脚,并在soc芯片增加小滤波电容。(pi仿真)
电源芯片散热盘要和大面积铺地连接,方便散热。(热仿真,直流压降仿真)
4.电源接口保护
大家还记得外漏的接口在过3c认证的时候都要做什么测试吗? -----esd测试。
lm2941芯片支持2kv的esd,但如果我们要过更高的等级如6k/8k,那么我们需要在电源接口添加esd保护器件。
5.这就完了吗?
通过前面的设计都能设计出“差不多”能用的电路,对于大部分产品级的硬件工程师来说已经足够。但可能出现明明设计是对的,电源芯片还是跑不起来的情况???
       ldo看似简单,但其实这里还涉及到“环路稳定性”的概念,---大家是不是很熟悉,这也是大学模电的内容!!!整个电源回路是闭环的,所以必须分析环路的稳定。但是产品级的硬件工程师没法拿到环路分析需要的芯片内部参数,更重要的是缺少增益相位测试仪(穷),所以没法分析。故最好还是按原厂(壕)手册给的参考设计。
        关于“环路稳定性”涉及到的知识点很多,我们后面开专题再细讲。

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