|
|
发表于 2007-4-6 14:01:28
|
显示全部楼层
LDO
LDO体积小，干扰较小，当输入与输出电压差较大的化，转换效率低。
DC-DC好处就是转换效率高，可以大电流，但输出干扰较大，体积也相对较大。
LDO一般是指线性的稳压器--Low Drop Out, 而DC/DC则是线性式和开关式稳压器的总称.
如果你的输出电流不是很大(如3A以内), 而且输入输出压差也不大(如3.3V转2.5V等)就可以使用LDO的稳压器(优点是输出电压的ripple很小). 否则最好用开关式的稳压器, 如果是升压, 也只能用开关式稳压器(如果ripple控制不好,容易影响系统工作).
低压差线性稳压器相对常用的三端稳压器具有更高的性能，PCB面积占用和功耗更低，在手机等便携产品中得到广泛应用。本文介绍了LDO器件的结构和性能特点，并提出了可借鉴的参考设计。
低压差线性稳压器(LDO)是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点是，LDO是一个自功耗很低的微型片上系统(SOC)。LDO按其静态耗电流来分，可分为OmniPower、MicroPower 、NanoPower三种产品，OmniPower LDO的静态电流在100uA~1mA之间，MicroPower LDO的静态电流在10uA~100uA之间，NanoPower LDO的静态电流小于10uA，通常只有1uA。
OmniPower LDO是一种静态电流梢大但性能优于三端稳压器的新型线性稳压器，适用于使用AC/DC固定电源的所有电子产品，因其需求量大，生产量大，而生产成本极低，价格十分便宜；MicroPower LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器，它具有极低的自有噪音和较高的电源纹波抑制(PSRR)，具有快捷的使能控制功能，给它一个高(或者低)的电平可使它进入工作状态或睡眠状态，具有最好的性能/功率比，在需要低噪音的手机电源中必然使用；NanoPower LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器，具有极低的静态电流，稳压十分精确，最适用于需要节电的手提电子、电器产品。
LDO的结构
LDO的结构是一个微型的片上系统，它由作电流主通道具有极低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过热保护、精密基准源、差分放大器、延迟器和POK(Power OK) MOSFET等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成。
POK是新一代LDO都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能，也有称之为Power good即“电源好”。
LDO的效率
LDO 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。 LDO是一个降压型的DC/DC 转换器，因此Vin ＞ Vout，它的工作效率:
LDO的工作效率一般在60~75%之间，静态电流小的效率会好一些。
LDO的选择
当所设计的电路对分路电源有以下要求：
1． 高的噪音和纹波抑制；
2． 占用PCB板面积小，如手机等手持电子产品；
3． 电路电源不允许使用电感器，如手机；
4． 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能；
5． 要求稳压器低压降，自身功耗低；
6． 要求线路成本低和方案简单；
此时，选用LDO是最恰当的选择，同时满足产品设计的各种要求。
应用指南
LDO的应用电路十分简单方便，它工作时仅需要二个作输入、输出电压退耦降噪的陶瓷电容器，参见图 3。
Vin和Vout的输入和输出滤波电容器应当选用宽范围、低等效串联电阻(ESR)、低价陶瓷电容器，使LDO在零到满负荷的全部量程范围内具有良好的稳压效果。一些LDO有一个“Bypass”管脚，由它连接一个小的电容器，可以进一步降低噪音。
电容器的选择关系到设计产品的质量和成本，电容器的电容值、电介质材料类型、物理尺寸和等效串联电阻等这些重要参数都是设计工程师所要考虑的，在LOD应用电路的设计中，陶瓷电容器是最好的选择，因为陶瓷电容器无极性和具有低的ESR，典型值
选择LDO的方法
德州仪器公司 LANDA PHAM
在选择低压降线性调节器(LDO) 时，需要考虑的基本问题包括输入电压范围、预期输出电压、负载电流范围及其封装的功耗能力。但是，便携式应用通常还需要考虑更多问题，比如接地电流或静态电流（IGND 或 IQ）、电源波纹抑制比 (PSRR)、噪声与封装大小等通常也是为便携式应用决定最佳 LDO 选择的考虑要素。
输入、输出以及降低电压
首先要选择输入电压范围可以适应电源的LDO。表1列出了便携式设备所采用的流行电池的电压范围。
在确定 LDO 是否能够提供预期输出电压时，需要考虑其压降。输入电压必须大于预期输出电压与特定压降之和，即 VIN >VOUT + VDROPOUT。如果 VIN 降低至必需的电压以下，则我们说 LDO 出现“压降”，输出等于输入减去旁路元件 (pass element) 的 RDS(on) 乘以负载电流。
需要注意压降时的性能变化。驱动旁路晶体管的误差放大器完全打开或者出于“待发状态”(cocked)，因此不产生任何环路增益。这意味着线路与负载调节性能很差。另外，PSRR 在压降时也会显著降低。
选用可提供预期输出电压的 LOD 作为节省外部电阻分压器成本与空间的固定选项，外部电阻分压器一般用于设置可调器件的输出电压。利用可调 LDO 可以设置输出，以提供内部参考电压，其一般为 1.2V 左右，只需把输出连接到反馈引脚。请与厂商确认是否具备该功能。
负载电流要求
考虑负载需要的电流量并据此选择 LDO。请注意，比如额定电流为150mA 的 LDO 可能会在短时间内提供高出很多的电流。请查验最低输出电流限值规范，或者咨询有关厂商。
封装与功耗
便携式应用本身存在空间限制，因此解决方案的大小至关重要。裸片可以最小化尺寸，但是缺乏封装的诸多优势，如保护、行业标准以及能够被现有装配架构轻松采用等特性。芯片级封装 (CSP) 能在提供裸片的尺寸优势的同时还可以带来封装的许多优势。
在无线手持终端市场需求的推动下，CSP产品正不断推陈出新。例如，采用0.84mm×1.348mm CSP的德州仪器 200mA RF LDO于2003年9月份上市，其采用可轻松装配的高板级可靠性的技术。其他小型封装包括流行的3mm×3mm SOT-23、小型2.13mm×2.3mm SC-70，以及亚1毫米高度封装 (sub-1-mm-height package)、ThinSOT及无引线四方扁平封装 (QFN)。由于在下侧采用了能够在器件与PC板之间建立高效散热接触的散热垫，QFN 因而可提供更好的散热特性。
请注意不要超过封装的最大功耗额定值。功耗可以采用PDISSIPATION = (VIN-VOUT)/(IOUT + IQ) 进行计算。一般来说，封装尺寸越小，功耗越小。但是QFN封装可以提供极佳的散热性能，这种性能完全可与尺寸是其1.5～2倍的众多封装相媲美。
LDO拓扑与静态电流IQ
为了使电池的运行时间最大化，需要选择相对于负载电流来说静态电流IQ较低的LDO。例如，考虑到IQ只增加0.02％的微不足道的电池消耗，在100mA负载情况下，一般采用200μA的IQ比较合理。
另外，还需要注意的是，由于电池的放电特性，某些情况下压降会对电池寿命产生决定性影响。由于碱性电池放电速度较慢，其电源电压在压降情况下可以提供比NiMH电池更多的容量。必须在IQ和压降之间仔细权衡，以便在电池寿命期间获得最大的容量，因此，较低的IQ并不能始终保证长电池寿命。
需要注意IQ在双极拓扑中的表现。IQ不但随负载电流变化很大，而且在压降情况下会有所增加。
另外，需要注意在数据表中对IQ是如何规定的。某些器件是在室温条件下规定的，或者只提供显示IQ与温度关系的典型曲线。尽管这些情况有用，但是并不能保证最大的静态电流。如果IQ比较重要，则需要选择在所有负载、温度和工艺变量情况下都能保证IQ的器件，并且需要选择MOS类旁路元件。
输出电容器
典型LDO应用需要增加外部输入和输出电容器。选择对电容器稳定性方面没有要求的LDO，可以降低尺寸与成本，另外还可以完全消除这些元件。请注意，利用较低ESR的大电容器一般可以全面提高PSRR、噪声以及瞬态性能。
陶瓷电容器通常是首选，因为它们价格低而且故障模式是断路，相比之下钽电容器比较昂贵且其故障模式是短路。请注意，输出电容器的等效串联电阻 (ESR) 会影响其稳定性，陶瓷电容器具有较低的ESR，大概为10 mΩ量级，而钽电容器ESR在100 mΩ量级。另外，许多钽电容器的ESR随温度变化很大，会对LDO性能产生不利影响。如果温度变化不大，而且电容器和接地之间串联适当的电阻（一般200mΩ），可以取代陶瓷电容器而使用钽电容器。需要咨询LDO厂商以确保正确的实施。
RF与音频应用
最后，考虑便携式应用中所采用的专用电路的功率要求。RF电路包括LNA（低噪声放大器）、升压/降压转换器、混频器、PLL、VCO、IF放大器和功率放大器等，需要采用具有低噪声和高PSRR的LDO。在设计现代收发系统时应非常小心，以保证低噪声和高线性。
电源噪声会增加VCO的相位噪声，而且会进入接收或发送放大器。在W-CDMA等流行手机技术对频谱再生和邻道功率提出严格要求的情况下，进入放大器的基/栅或收集器/漏极电源的极少量电源噪声就会产生邻道噪声或假信号。
为了满足手机、MP3、游戏以及多媒体PDA应用等便携式设备中的音频需求，可能需要300～500mA的LDO。而且，为了获得良好的音频质量，这种LDO在音频频率（20Hz～20kHz）时应该是低噪声并可提供高PSRR。 |
|
IP卡
狗仔卡
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡