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通过主动输出放电功能来保护敏感和昂贵的负载

线性稳压电源遍及用于许多现代电子体系中。虽然低压差 (LDO) 线性稳压器很少变成最贵重的体系组件,可是从本钱/效益视点来看,这种稳压器却常常是最有价值的组件之一。LDO 的其间一个使命是维护下流负载,防止因严厉的环境条件而损坏,例如因温度偏移、电压瞬态、电源噪声、电压反向、电流浪涌以及 EMI 或 ESD 而被损坏。简言之,其规划有必要巩固牢靠,并包括减轻环境影响所需的一切维护功用,一起维护负载。许多低本钱 LDO 线性稳压器不包括必要的维护功用,因而无法起到维护效果,常常不只引起稳压器损坏,还导致负载受损。


LDO 可以运用自动输出放电功用来满意体系的断电请求,自动输出放电功用可使 LDO 的输出迅速地放电,而不用依托 LDO 的负载或 LDO 的电阻分压器给输出放电。假如去掉输入电压,或许假如发动关断功用,那么具自动输出放电功用的 LDO 可以由一个 NMOS 开关迅速拉低输出电压。具自动输出放电功用的器材之首要优势是,断电时,输出处于已知状况。不管负载状况怎么,这类器材的输出始终按照预期迅速放电。就关断时请求准确电源排序的运用 (例如: 图画传感器和微操控器) 而言,,可以自动输出放电是很主要。


低压差线性稳压电源 (LDO) 与别的稳压器的对比

低压降压型变换和稳压可以经过多种办法完成。开关稳压器在很宽的电压规模内以高功率运转,但需求磁性组件和电容器才干作业,因而占用的电路板空间相对较大。充电泵 (或开关电容器电压变换器) 可用来完成更低压的变换,可是输出电流才能受限,并且需求外部电容器才干作业和安稳。低压差线性稳压器一般功率较低,但发生的噪声也较小,并且更易于用来完成降压型运用。不过,现代规划办法和芯片制作技术现已使低压差线性稳压器 (LDO) 可以进一步深化降压型运用领域了。如今,低压差线性稳压器具备超快瞬态呼应、低压差电压、低压运转 (输出一般低至 0.6V)、大输出电流才能,以及可以用单电源作业。


现在一代迅速、大电流、低压数字 IC (例如: FPGA、DSP、CPU 和 ASIC) 关于给内核及 I/O 通道供电的电源请求很严厉。不过,从供电视点思考,这些数字 IC 不行安稳。传统上,一向用高功率开关稳压器给这类器材供电,可是开关稳压器也许有潜在的噪声搅扰疑问以及瞬态呼应和规划约束。因而, LDO作为可以挑选的器材,在这类运用以及别的低压变换体系中,正在找到用武之地。由于最近的商品创新和功用增强,趋势正在改动,新的 LDO 几乎不需求在功用上做出折中。


LDO 规划应战

大量工业规范线性稳压器用单个电压源以低压差运转,可是大多数稳压器不能一起供给电压和输出噪声十分低的变换 (输出低至 0.6V)、很宽的输入 / 输出电压规模和广泛的维护功用。PMOS LDO 可以用单个电源以低压差运转,可是遭到通路晶体管 VGS 特性的约束,输入电压不能很低。根据 NMOS 的器材供给迅速瞬态呼应,可是需求两个电源来偏置该器材。NPN 稳压器供给很宽的输入和输出电压规模,可是需求两路电源电压或较大的压差。相比之下,PNP 稳压器假如架构规划妥当,可以用单个电源完成很低的压差、很高的输入电压、低噪声和低压变换,并且可以供给牢靠的维护。


跟着技术技术节点的不断减小,现代数字 IC 需求以更低的电压运转。就许多现有输入电压轨而言,以较大电流和更低的输出电压运转意味着,从线性稳压器的功耗会增大。增加的功耗直接变换成了热量。因而,需求选用最新封装办法,以最大极限削减稳压器内部的温度上升,并约束运用的热量疑问。此外,可以以低压差运转的线性稳压器 (最大极限减小输入和输出电压之差,一起稳压器坚持对输出的调节和安稳性) 可降低功耗,因而减轻了热量疑问。


还有两项应战是,需求高的电源纹波按捺比 (PSRR) 和低的输出电压噪声。具高的电源纹波按捺比的器材很容易滤除和按捺来自输入的噪声,发生洁净、安稳的输出。此外,在很宽的带宽上输出电压噪声很低的器材对现今的电压轨是有利的,由于对现代电压轨而言,噪声灵敏性是需求思考的要素。大电流、低输出电压噪声明显是必要的功用请求。


有些工业 LDO 供给自动输出放电功用,以维护负载。不过,现有解决方案仅在器材关断时发动。到如今为止,还很难找到有“两层”效果以自动输出放电的电路规划,便是当输入电压被拉低时也可发动该功用。


单电源线性稳压电源自动输出放电的 LDO 应当具备以下特性:

•    用单电源运转 (以易于运用)

•    迅速瞬态呼应时间

•    在很宽的输入 / 输出电压规模内作业

•    可以供给很大的输出电流

•    低输出噪声

•    以十分低的压差运转

•    超卓的热功用

•    在很宽的频率规模内有高的 PSRR

•    自动输出放电的电路具完好的两层效果 ─ SHDN 或 VIN 被拉低时都有用

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