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低壓降(LDO)穩(wěn)壓器之理想與現實

大西洋儀器網  2021-05-29 10:43   點擊 1042

穩(wěn)壓器在想要從不穩(wěn)定或可變的電源中獲得穩(wěn)定電源電壓的應用至關重要。這類電源包括逐漸放電式的電池或整流后的交流電壓等。而對開關穩(wěn)壓器產生的噪聲或殘留交流紋波較敏感的應用,包括射頻收發(fā)器、Wi-Fi模塊和光學圖像傳感器,采用線性穩(wěn)壓器來可最大限度地減少整個系統的錯誤和誤差。

能夠在電源輸入和輸出端之間保持低壓差的線性穩(wěn)壓器通常稱為低壓降(LDO)穩(wěn)壓器。其基本特點是無論輸出電流、輸入電壓、熱漂移或工作壽命(老化)如何變化,都能保持恒定的輸出電壓。這些是理想條件,但現實世界中的情況卻有些不同。由于LDO輸出電壓并非絕對穩(wěn)定,因此主要會影響以下操作功能:

a)由于有限的控制回路速度,負載電流的快速變化會導致輸出電壓的變化。有時內部調節(jié)回路無法對電流的快速變化(由于時間延遲)作出反應,就會導致通常約為幾十毫伏(mV)的下沖/過沖。

b)輸入電壓的快速變化(通常是由DC-DC轉換器的輸出電壓紋波引起的)無法通過控制回路完全過濾,于是輸入電壓的變化會一定程度地反映在輸出電壓中,該參數稱為電源抑制比(PSRR),且通常是頻變參數。一些制造商標示的PSRR為負數,有些則為正數。一般而言,PSRR絕對值越高,從輸入到輸出的傳輸干擾信號就越少。通常情況下,受到干擾的輸入電壓會以mV或更低的單位級別傳輸至輸出端。相似地,輸入電壓的快速變化(即“線路瞬態(tài)響應”)可發(fā)生于LDO輸出端。

c)半導體結構自身會產生固有的噪聲,主要是由自由原子與基礎材料晶體結構碰撞而引起。由于固有噪聲是一種半導體中與電流傳導原理相關的物理現象,因此可以通過一些技術來抑制,但是不可能將其徹底去除,F代LDO的輸出噪聲可以達到數以百計的微伏(uV)甚至更小,但是頂級LDO產生的噪聲就會達到微伏(uV)單位。

d)其他影響還包括輸入電壓的一個緩慢變化及其對線路調整率的影響、負載電流的一個緩慢變化及其對負載調整率、導熱系數和長期穩(wěn)定性的影響。

在現實世界中,必須綜合考量所有這些影響及其作用,以實現輸出電壓的穩(wěn)定和精確。因此,有必要仔細考量上述的情況可能關乎一個特定應用。例如對于需要最佳圖像質量的攝像機應用,LDO對負載電流變化的動態(tài)響應就是最為重要的。當噪聲值低于100 uVrms且PSRR值為常規(guī)水平(高于50 dB)時,對圖像質量的影響就微不足道。


來源:網絡    編輯:王會卿
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