电源产品原理和指标(一)-LDO汇编

1、徐波电源产品原理(yunl)和指标（一)- LDO共三十一页电源(dinyun)分类线性电源 传统(chuntng)线性电源 低压差线性电源（LDO)开关类电源 Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)线性电源 传统线性电源 低压差线性电源（LDO)开关类电源 Charge pump (inductor less DC-DC) DC-DC (inductor)共三十一页Charge pump（电荷泵）原理(yunl)倍压电荷泵示意图 (Vout = 2 x Vin)共三十一页工作过程1:对电容(dinrng)CFLY充电工作过程(gu

2、chng)2:倍压输出倍压电荷泵过程1等效电路:过程2等效电路:共三十一页可调电压(diny)电荷泵工作(gngzu)原理:通过反馈控制电容Cfly的充放电时间，实现调节输出电压的目的共三十一页DC-DC (inductor)原理(yunl)框图电子(dinz)开关整流滤波电路比较电路占空比控制电路VOVOVREFR1R2VIN共三十一页Step Down “Buck” ConverterStep UP “Boost” ConverterStep Up / Step Down“Buck - Boost” ConverterDC-DC共三十一页线性电源(dinyun)、开关电源(dinyun)优

3、点 外围器件少，PCB面积(min j)小，花费少 无开关噪声，纹波小缺点 降压输出 效率低，功耗大优点 可升压、可降压 效率高，功耗小缺点 设计更复杂，外围器件多 花费也较高 输出纹波大线性电源开关电源共三十一页调整元件基准电压源误差放大器反馈网络（取样(qyng)电路）调整元件误差放大基准电压+-Ui取样负载UL线性稳压器原理(yunl)框图共三十一页电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立输出随着输入不断上升，输出达到(d do)规定值误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定输入电压变化或输

4、出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref 工作(gngzu)原理共三十一页调整管工作(gngzu)原理100200300400VDS/VID/mA0.40.81.21.62.000VGS=2.3V2.4V2.5V2.6V2.7V2.8V2.9V3.0VP1P2P3P4P51.LDO正常(zhngchng)工作在点P12. 负载电阻降低，输出电流增大，输出电压Vo降低，VGS增大，VDS增大，工作点移动到P23. 反馈电压降低，放大器输出(VG)增大4. 共源放大，0AV1。VS(VO)增大，VGS增大，VDS减小，ID增大。工作点移到P35. V

5、F与VREF之差趋于0，个系统恢复了平衡。共三十一页VREFVOUTVINQ1Q2Q30.7V0.7V0.3V 2VNPN Linear Regulator200mVVINVREFVOUTQ1Q2PNP- LDO100mVVREFVOUTVINQ1CMOS-LDO调整(tiozhng)管VREFVOUTVINQ1Q30.7V0.3V“Quasi-LDO” Regulator1V共三十一页5种结构(jigu)比较三极管电流驱动、MOS管电压驱动三极管静态损耗大，MOS管静态损耗很小双极性管子由于其电流增益(zngy)比较大，可以为负载提供相当大的电流，MOS管提供的电流相对较小共三十一页LDO主

6、要参数Operating Input Voltage Range输入电压范围Output Voltage输出电压范围Output Current输出电流lq静态电流Standby Current关断电流VOUT Accuracy输出电压精度Line Regulation线路调整率Load Regulation动态负载调整率Dropout Voltage压差Output Noise Voltage输出噪声PSRR电源纹波抑制比共三十一页压差(y ch)压差是LDO线性稳压器最重要的参数，它是指系统能够调节(tioji)地，使输出稳定在期望输出的最小输入电压和输出电压值差，也就是说这个输入电压将是

7、系统能够调整地最小输入电压，比这更小的电压，输入与输出将成线性关系下降，这一临界输入电压值去期望输出值所得的结果，就是线性稳压器的压差电压。 德州仪器（TI）电压差定义为输出电压较其标称值跌落2的输入、输出电压的差值.其它的如，美信（Maxim），圣邦微电子(SGMC)电压差定义为输出电压较其标称值小于100mV时的输入、输出电压的差值共三十一页待机(dij)电流待机电流是指带有使能信号(xnho)的LDO，当该信号关闭的时候LDO消耗的电流。参考电压和误差放大器同样也处于不供电的状态。可以进一步减小功耗。共三十一页静态(jngti)电流静态电流定义为无负载、非开启但却有效的状态下由 IC 吸

8、取的电流。它反映了LDO内部电路的功率消耗。所以在LDO的datasheet中一般给出静态电流和输入电压的关系曲线(qxin)；地电流的确指的是输入电流和输出电流之差，他应该指的是LDO在工作时自身本身消耗的电流。所以在datasheet中给出的是地电流和输出电流之间的关系曲线；共三十一页恒定偏置LDO稳压器传统上的超低IQ CMOS LDO使用恒定偏置(constant biasing)原理。这表示在能够提供的输出电流范围内，接地电流消耗保持相对恒定。这些器件非常适合性能要求相对不那么严格的电池供电应用。它们的主要劣势是动态性能较差，如负载及线路瞬态、PSRR或输出噪声等。通常可以使用较大的

9、输出电容(dinrng)来调节动态性能。共三十一页正比例偏置LDO稳压器为了改善恒定偏置(恒定IGND) LDO较弱的动态性能，一些相对较新器件的接地(jid)电流与输出电流成正比例地变化。这样的LDO有如安森美半导体的NCP4681及NCP4624，两者的典型静态电流分别为1 A和2 A。共三十一页自适应偏置为了同时提供极佳的动态参数及超低IQ，某些LDO应用了称作“自适应接地电流”的技术。这些稳压器使用特殊技巧来在某种输出电流电平提升接地电流，而不会损及轻载能效。额外的配置管脚：引脚设为逻辑低电平时，用户可以(ky)将LDO稳压器配置为自适应接地电流超低IQ LDO。将AE引脚拉至高电平时

10、，低输出电流时的接地电流消耗上升至约40 A，实质提升从极轻载到高负载条件下的负载瞬态响应。在负载电流较大时，两种工作模式下IGND大致相等，动态性能基本没有差别。共三十一页线性调整率定义了输入变化对输出的影响，即在负载一定(ydng)的情况下，输出电压变化量和输入电压变化量之比要减小线性调整率SL，可以提高误差(wch)运放的放大倍数和增大调整管的跨导。线性调整率共三十一页负载(fzi)调整率负载调整(tiozhng)率SZ是指在输入电压不变的条件下，负载发生变化时对输出电压的影响，即输出变化量与负载电流变化量的比值，即有和线性调整率一样，负载调整率SZ和误差放大器的放大倍数A及调整管的跨导

11、有关，为了减小负载调整率可以提高这两个量的值。共三十一页纹波抑制(yzh)比电源纹波抑制比是衡量LDO对输入电压电源变动抑制的一种能力，与线性调整率不同的一点是，纹波抑制比需要考虑很宽的频率(pnl)范围。控制环路往往是决定纹波抑制比的主要因素，大的输出电容，低ESR ，追加旁路电容能够改善纹波抑制比。共三十一页输出(shch)噪声LDO的内部(nib)带隙电压参考是噪声源，通常用给定带宽范围内的毫伏有效值表示频率范围：10Hz-100k Hz共三十一页精度(jn d)考虑到 线性调整率，负载调整率，参考电压漂移，误差放大器电压漂移，外部取样电阻的精度，温度系数等综合参数(cnsh)的总体 L

12、DO影响，我们有了精度这个概念。对LDO输出电压变化影响最大的是温度。因为参考电压和误差放大器对温度的变化比较敏感。其次是电阻的精度。线性调整率，负载调整率，增益误差对精度的影响只有1%到3%共三十一页启动(qdng)时间启动时间：启动时间被定义为使能信号的上升沿到VOUT接近其标称值的90%时的时间。这个测试通常是接上VIN、使能引脚从断开到接通(ji tn)的触发条件下进行测量。备注：在使能引脚连接VIN的某些情况下，启动时间可能会大幅增加，因为带隙参考需要一定的稳定时间。在稳压器需要频繁关闭和启动以节省功耗的便携系统中，稳压器的启动时间是一个重要的考虑因素。共三十一页功耗(n ho)大多

13、数的LDO为了确保能够正常动作都会指定它的最大节点温度(wnd)。最大节点温度(wnd)范围之内，LDO不会损坏。为了保证节点温度不至于过高，LDO的功耗必须限定在一定的范围之内。有必要计算最大允许功耗Pdmax和实际功耗Pd。很显然Pd必须小于等于Pdmax。这里，Tjmax为节点最高温度TA为环境温度Rja为节点温度到环境温度的热阻实际功耗共三十一页TI的选型指南(zhnn)共三十一页共三十一页谢谢(xi xie)！共三十一页内容摘要徐波。DC-DC (inductor)。通过反馈控制电容Cfly的充放电时间，实现调节输出电压的目的。DC-DC。输出随着输入不断上升，输出达到规定值。三极管静态损耗大，MOS管静态损耗很小。所以在