TA的每日心情 | 慵懒
2020-9-2 15:07 |
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什么是电源芯片?它有什么作用?在选择电源芯片的时候，应该考虑那些地方?输入电压线性调整率：输入电压线性变化时对输出电压的相对影响2 P7 i; n6 I6 t6 q" d
. K1 R+ z. D4 U$ N; s3 M1 j4 L. n% y输出电压负载调整率：负载电流变化时输出电压相对变化情况2 @2 q* K' P+ c! |/ Z
4 B5 V9 H0 c. ]8 l( F7 Z- {2 N$ ?输出电压精度：器件输出电压的误差范围
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* \) o. i7 ~7 c$ `负载瞬态响应：负载电流从一个小值到最大流快速变化时，输出电压的波动。8 `; H0 y8 H- b. [" m% }
0 x0 y: L5 P+ J/ I$ @电源芯片选择DC/DC还是LDO?, Q9 L: t B4 g- w7 Z! h
3 ]& U" V, P* n1 p/ V& [( @# R这个取决于你的应用场合。比如用在升压场合，当然只能用DC/DC，因为LDO是压降型，不能升压。另外看下各自的主要特点：8 r5 n' c1 a( ^; P
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DC/DC：效率高，噪声大;
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LDO：噪声低，静态电流小;4 W# o8 G+ ]! @+ q2 s& P
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所以如果是用在压降比较大的情况下，选择DC/DC，因为其效率高，而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;
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- x3 H7 j# X0 l' ^如果压降比较小，选择LDO，因为其噪声低，电源干净，而且外围电路简单，成本低。+ z1 i' ~4 f1 M y2 n
& a d1 H3 |7 g% D$ ?$ ZLDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。7 U1 n( B5 X D) i: W
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LDO线性降压芯片：原理相当于一个电阻分压来实现降压，能量损耗大，降下的电压转化成了热量，降压的压差和负载电流越大，芯片发热越明显。这类芯片的封装比较大，便于散热。* X: o; l) k) I( \
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LDO线性降压芯片如：2596，L78系列等。
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- o$ Y$ \" ^; A6 k# [4 i& A3 ^DC/DC降压芯片：在降压过程中能量损耗比较小，芯片发热不明显。芯片封装比较小，能实现PWM数字控制。9 N2 b# W0 P2 g1 h# r& d, r* @3 y
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DC/DC降压芯片如：TPS5430/31，TPS75003，MAX1599/61，TPS61040/41
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% B" w) ^* w8 a8 `! ]关于LDO电源
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0 |' x2 C% w- O以前经常看见，说什么芯片是LDO的，以为是某一公司的名号。现在才知道，LDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。生产LDO芯片的公司很多，常见的有ALPHA， Linear(LT)， Micrel， National semiconductor，TI等。+ f S( u3 K( Z O! g/ ]
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什么是 LDO(低压降)稳压器?$ n4 |3 |# n; L* N+ J: b1 e
2 I/ v5 N( r/ {9 U% hLDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为 200mV 左右;与之相比，使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。3 S' h3 I. }3 Q. L( G0 ~
- Z* s1 ^/ l# f2 R. d. R更新的发展使用 CMOS 功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。7 R* Q0 r7 t. m: t+ N" e5 p a
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LDO VS DCDC
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+ F. z- G: x" z# y* H+ ADCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换)，只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。5 b% A8 O% w1 L: {0 V
' j0 `1 F5 \/ r1 x+ lLDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降(LDO)线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力， 输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。; C# V. l/ J9 l
6 F* j- ?+ ]) Y$ e* G' p5 S如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。
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如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。
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; \0 n, X& l3 U- {: j) b; MDC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。8 v) h' P- X3 i) n- g& ^
( I3 M, q* |. T1 z近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。: e n$ d, Q+ g, Q2 a, e& ]2 o
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总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。" |2 K* X3 J! ], S! G6 M+ B9 o
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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。
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% N. Y% a# C6 N6 d2 DDC-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。
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- I. V' Z q8 k& jLDO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。) S: h. k1 l) r: i. a% \( k8 j0 ?% u
+ w3 h2 H7 O' m5 h3 r" {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)。9 C8 p; Y- f4 g& u2 [' b2 C
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LDO的选择
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8 r# s% }$ L" q& [. K7 J3 {7 O, @6 s6 R k当所设计的电路对分路电源有以下要求：
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1、高的噪音和纹波抑制;2 h& Y( {0 t$ s3 A& Q9 F; j2 a9 I
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2、占用PCB板面积小，如手机等手持电子产品;
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3、电路电源不允许使用电感器，如手机;4 c/ l# ^, x2 [3 q
& Q5 U; `. l8 |" P# o9 g4、电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;
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8 y% [# \3 v5 n4 G5、要求稳压器低压降，自身功耗低;: q' m( S; a. t
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6、要求线路成本低和方案简单;
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7 `; ^+ y+ g0 Y7 b/ ]2 t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。以上就是电源芯片的选择方法，希望能给大家帮助，需要大家在设计的时候，根据项目的不同来选择。) P8 p: @4 k2 A6 m7 L
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发表于 2021-4-26 13:21
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