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浅谈低压差线性稳压器LDO的设计选型
2008-12-14 14:47:20   来源:互联网  
关键字:LDO
基础理论
普通线性稳压器由于其内部调整管与负载相串联且调整管工作在线性工作区而得名。选择线性稳压器首先根据应用要求,要考虑的是输入电压(VI),输出电压(VO)和输出电流(IO)。选择线性稳压器时还有一个重要的,但常常被忽略的问题是热量问题。但是为了保证稳压效果,输入输出压差一般到4~6V以上才能正常稳压工作。稳压器的功耗PD=(VI-VO)×IO。所以电源的转换效率很低,一般为45%左右。稳压器的耗散功率PD几乎完全以热量的形式耗散。
LDO作为线性稳压器的一个子集,工作原理与普通线性稳压器类似,但是其内部调整
管选择低压降的PNP晶体管从而把输入输出压差减低到1V以下。从而提高了转换效率。在以下的应用情况下LDO有其自身的优势:
●     要求电源转换效率高。
●     VI可以很接近VO,因此可以减少LDO的耗散功率和提高效率。
●     电池可以作为VI源,因为LDO稳压器有相对宽的稳压范围。
一般设计方法
利用已有的VI,VO和IO(max),可以计算PD(max):
       PD(max) =PI-PO                           (1)
                     =(VI-VO)×IO                     (2)
       PI  :进入LDO的功率。
       PO :LDO输出的功率。
PD(max):线性稳压器件可以消耗的最大功率。
VI  :LDO的输入电压。
VO :LDO的输出电压。
       IO :LDO的输出电流。
注意:线性稳压器件的IQ(静态电流)由于比IO小很多数量级常常被忽略。因此,我们假设II=IO。
       因此,可以利用PD(max)与相应的线性稳压器件的器件资料进行比较。如果器件资料中有功率耗散(power dissipation)表,使用PD(max)并交叉参考环境温度,覆铜面积和气流条件选择相应的封装。如果器件中只提供了相应封装的θja ,利用下式计算θja :
       θja(max)=(Tj-Ta)/ PD(max)            (3)
       θja:热阻, 结温到环境温度(℃/W)
       Tj:结温。
       Ta:环境温度。
       如果PD(max)小于功率耗散表中的功率或器件资料中的θja小于上式计算的θja (max),则对应封装的散热是可以接收的。否则,该封装不能采纳。而且,在阅读器件资料时要将θja 或PD(max)与应用中相应的覆铜面积和气流综合考虑。
       当最初的线性稳压器件的热量散耗不足时,最先考虑的是替换不同的封装。一般可以采用比应用所需电流更大输出能力的线性稳压器件以满足合适的热量条件。
       如果,没有其它的封装能够满足应用。下面就要考虑加散热片或替换电源的解决方案。当考虑散热片时,利用(3)式计算的θja 代入(4)式:
       θsa ≤θja(max)-θjc -θcs
       θja:热阻(结到环境)。(℃/W)