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        使用LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器設計電源要注意什么?

        發(fā)布時(shí)間:2020-12-02    欄目行業(yè):產(chǎn)品知識    瀏覽次數:

          在一個(gè)電子產(chǎn)品的系統中,不同的模塊可能用到的不同的供電電壓,比如繼電器用DC12V,單片機用DC5V或者DC3.3V,其它的芯片或者傳感器可能又要用到DC1.8V。但供電電源一般是只有一種電壓的。所以我們經(jīng)常會(huì )用到LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器設計出不同電壓來(lái)滿(mǎn)足不同器件的電壓需要。

          

          具有3個(gè)端子的可調式并聯(lián)穩壓器


          利用可調精度的器件,簡(jiǎn)單地實(shí)現穩定電壓


          我們可調精度的器件有多種版本可供選擇,您可以輕松找到適合您的電源管理設計和其他應用的器件。它們采用小型SOT23 SMD塑料封裝,具備不同的電壓容差、溫度范圍和動(dòng)態(tài)響應。

          一般來(lái)說(shuō),LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器的使用是非常簡(jiǎn)單的,一進(jìn)一出,前后各一個(gè)濾波電容就完事了。


          LDO基礎應用電路


          但看似簡(jiǎn)單的東西,如果不小心就會(huì )出大問(wèn)題了,經(jīng)驗不足的電子工程師設計出來(lái)的產(chǎn)品可能可靠性就不高了。生產(chǎn)出貨后發(fā)現老是有壞的,有返修的。還找不出原因!


          下面通過(guò)一個(gè)經(jīng)驗教訓給大家分享一下用LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器設計電源的注意事項


          最近設計的一個(gè)產(chǎn)品,輸入電壓是12V,用到一個(gè)SOT23-5封裝的LDO把電壓降到5V給MCU供電。樣品做好后,功能測試一切正常。做可靠性測試時(shí),因為測試設備的供電電壓是DC24V的,測試員問(wèn)能不能進(jìn)行測試。因為選用的LDO最高輸入電壓是30V的,我想都沒(méi)想就說(shuō)沒(méi)問(wèn)題,然后就進(jìn)行測試了,結果測試過(guò)程中樣品全燒壞了。分析樣品發(fā)現:“LDO燒壞,MCU也燒壞”!


          所以我們不要輕視LDO這個(gè)簡(jiǎn)單的東西,用起來(lái)還是有大學(xué)問(wèn)的!


          注意輸出電壓的公差(Tolerance)


          在設計產(chǎn)品的時(shí)候要考慮到電源的精度要求。比如單片機用供電電壓做ADC參考電壓值,如果電源的精度不夠高或者紋波過(guò)大就會(huì )影響到ADC測量值的準確度了。舉一個(gè)例子:一個(gè)用NTC測溫的電子溫度計,如果電子工程師用了5%精度的LDO,生產(chǎn)出的產(chǎn)品可能一致性就比較差了,每個(gè)溫度計顯示的溫度都可能不一樣!


          注意輸出電流的最大值


          這個(gè)是非常關(guān)鍵的參數,使用的電流超過(guò)了LDO的最大輸出電流,那么電壓就不穩了,系統就會(huì )出現故障。

        LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器

          LDO極限參數


          輸出電流建議按2/3原則來(lái)考慮。整個(gè)系統消耗的最大電流不要超過(guò)LDO輸出電流的2/3。假如整個(gè)系統消耗的最大電流為50mA,建議選用的LDO最大電流需要有50*3/2=75mA。


          注意封裝的散熱能力及功耗


          在選用LDO低壓差線(xiàn)性穩壓器電子元器件的時(shí)候,尺寸當然是越小越好了,但必須考慮到該封裝尺寸的散熱能力及功耗是否符合設計要求。


          散熱能力及功耗表


          因為輸入了高的電壓,輸出了低的電壓,所以L(fǎng)DO本身是要承受了一定的電壓差的,電壓差越大,它的發(fā)熱量就會(huì )越大。發(fā)熱過(guò)大,溫度高了,LDO就會(huì )燒壞了!


          功耗計算舉例:


          輸入電壓:30V


          輸出電壓:5V


          工作電流10mA


          那么LDO承受的功率=(30-5)*10mA=0.25W。上面散熱能力及功耗表顯示SOT23-5的功耗為0.2W,如果選用了SOT23-5封裝的LDO,那么你設計的產(chǎn)品是不可靠的,LDO很容易會(huì )燒壞!上面提到的產(chǎn)品設計的工作電壓是12V的,但用24V電壓進(jìn)行測試時(shí)把樣品燒壞了。就是因為壓差增大,功耗超出了SOT23-5封裝的承受能力。結果把LDO燒壞了!


          功耗建議用1/2原則來(lái)選擇LDO的封裝,假如LDO需承受的功率為0.25W,那系應該選用0.5W功耗能力的封裝!實(shí)在達不到1/2原則的情況,PCB 應該增加散熱面積。功耗比較大的情況還需要給LDO安裝散熱片。


          注意LDO的壓降


          選用LDO時(shí)一定要注意壓降參數,如果壓降不夠的話(huà),輸出的電壓就不穩了。每款LDO的壓降需求可能都是不一樣的,需要看清楚規格書(shū)。確認是否符合設計要求。


          LDO電氣特性


          上圖這款LDO,壓降要求為2V。說(shuō)明輸入電壓必須比輸出電壓高2V才可以穩定的工作。假如輸出電壓要求為5V,但輸入的電壓只有6V,那么輸出的電壓就沒(méi)有5V了。


          注意靜態(tài)電流


          靜態(tài)電流指的是LDO工作本身需要消耗的電流。特別是用電池供電的產(chǎn)品,需要選用較低靜態(tài)電流的LDO以提升產(chǎn)品的待機時(shí)間!


          LDO基本特性


          注意輸入、輸出端的濾波電容


          每款LDO要求的濾波電容量也會(huì )有差異,設計的時(shí)候應該參照規格書(shū)的要求,選用合適的電容


          LDO應用電路


          選用容量過(guò)小的電容,輸出的電壓可能會(huì )不穩或者紋波比較大。如果輸入的電源紋波本身就比較大,輸入和輸出端建議選用更大容量的電容。


          電容的耐壓值也需要注意,一般使用2倍原則來(lái)選用。假如輸入端電壓為24V,那么最好選擇50V耐壓的電容,如果耐壓值實(shí)在達不到2倍也不能少于1.5倍。否則你的產(chǎn)品是不可靠的。


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