Regulatory LDO – które czynniki należy brać pod uwagę przy

Regulatory LDO – które czynniki należy brać pod
uwagę przy wyborze układu stabilizatora
• Dropout voltage (VDO), napięcie Dropout –
Jest to minimalny spadek napięcia pomiędzy
wyjściem a wejściem stabilizatora, potrzebny do właściwej stabilizacji napięcia wyjściowego. Ujmując to jeszcze prostszymi słowami jest to wartość napięcia, o które musi być
większe napięcie wejściowe regulatora, od
napięcia wyjściowego, by regulator poprawnie pracował. Zależność tę można przedstawić wzorem:
Vi ≥ VO + VDO
gdzie:
 Vi – napięcie wejściowe regulatora (to,
którym zasilany jest regulator)
 VO – napięcie wyjściowe regulatora (to,
które chcemy otrzymać)
 VDO – napięcie Dropout (parametr, który jest
podany w specyfikacji technicznej każdego
regulatora).
Napięcie Dropout określa, jak skutecznie
może działać regulator LDO, zachowując jednocześnie funkcję regulacji napięcia wyjściowego.
Jeśli napięcie wejściowe zbytnio się obniży,
stabilizator przestanie spełniać swoje zadanie
i na jego wyjściu pojawiać się będzie napięcie
niższe od zakładanego, co przy zasilaniu napięciem z tętnieniem odpowiada występowaniu
tętnienia na wyjściu, które może być równe tętnieniom na wejściu. Dla większości klasycznych
regulatorów liniowych można przyjąć, że napięcie UDO wynosi 3V. Interesujące nas regulatory
LDO (ang. Low Drop Out), mogą pracować przy
napięciu UDO rzędu 0.2 ÷ 1V.
• Obudowa – Regulatory LDO firmy Texas
Instruments (TI) są dostępne w obudowach
chipowych (CSP – Chip-Scale-Package), ołowiowych (np. SOT23-3) i bezołowiowych (np.
X2SON). Wymiary najmniejszych obudów
regulatorów LDO w ofercie firmy TI wynoszą
0.65mm × 0.65mm.
• Prąd upływu do masy (IGND) – Regulator
LDO jak każdy aktywny element elektroniczny
w trakcie pracy zużywa pewien prąd. Przy
nieznacznym obciążeniu lub jego braku, jest
on określany jako prąd spoczynkowy (IQ).
Minimalizowanie prądu upływu do masy ma
decydujące znaczenie dla przedłużenia żywotności baterii i zapewnienia bardziej efektywnego działania.
• Szum wyjściowy – Szum generowany wewnątrz układu scalonego regulatora LDO, pojawia się na jego wyjściu. Niskoszumowe wyjście ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia
optymalnej wydajności w przypadku obwodów
analogowych i układów zegarowych.
• Współczynnik tłumienia wpływu zasilania
PSRR (ang. Power Supply Rejection Ratio)
– Parametr określający zdolność regulatora
LDO do tłumienia i eliminowania elementów zmiennoprądowych, takich jak napięcie
tętnień. Wysoki współczynnik PSRR w szerokim pasmie przenoszenia ma kluczowe
znaczenie dla tłumienia szumów przełączania
i generowania czystej (bez zakłóceń) szyny
stałoprądowej DC.
• Dokładność wyjściowa – Odchylenie napięcia wyjściowego. Dokładność zależy od temperatury, napięcia wejściowego, prądu wyjściowego i odmiany elementu ze względów
fabrycznych.
• Zezwolenie (EN) – Włącza lub wyłącza wyjście regulatora LDO. Wyłączenie układu, znane również jako Shutdown (SHDN), minimalizuje prąd upływu do masy, gdy nie jest wymagane przeprowadzanie regulacji.
• Power Good (PG) – Wyprowadzenie, na którym sygnalizowane jest, że na wyjściu typu
otwarty dren napięcie wyjściowe osiągnęło
SERWIS ELEKTRONIKI
1
Regulatory LDO – które czynniki należy brać pod uwagę przy wyborze układu stabilizatora
prawie wartość docelową (jest stabilizowane).
Wyjście PG może być używane do zresetowania mikrokontrolera lub sekwencji dodatkowego zasilania.
turą NMOS wymagają napięcia polaryzacji
lub wewnętrznej pompy ładującej, aby osiągnąć niski poziom napięcia Dropout przy niskich napięciach wyjściowych.
• Odpowiedź na stan przejściowy (Transient
response) – Reakcja wyjścia na zmianę
napięcia wejściowego lub prądu obciążenia.
Szybkość zachowania się napięcia wyjściowego reagującego na zmiany obciążenia
lub napięcia sieciowego przy minimalnym
dzwonieniu ma kluczowe znaczenie przy uruchamianiu wrażliwych obciążeń analogowych
i cyfrowych.
• Rezystancja termiczna (θJA) – Związek pomiędzy odprowadzaniem ciepła powstałego
w wyniku zwiększonej temperatury złącza. Niska rezystancja cieplna jest kluczem do uniknięcia wyłączenia termicznego w wyniku regulacji. Obudowy z podkładką termiczną lub
elementami radiatora (Heat slug) zazwyczaj
mają najmniejsze wartości parametru termicznego θJA.
• Miękki start (Soft-start – SS) – Steruje szybkością narastania napięcia wyjściowego podczas uruchamiania systemu. Kontrolowany,
monotoniczny proces uruchamiania jest wymagany do zwalczania prądu rozruchowego
wynikającego z obciążeń pojemnościowych.
• Wyłączanie termiczne – Wewnętrzny obwód
zabezpieczający wyłączający wyjście regulatora LDO, gdy temperatura złącza staje się
zbyt wysoka. Wyłączenie termiczne spowodowane jest nadmiernym rozpraszaniem energii przez regulator LDO i/lub gorącą temperaturę otoczenia.
• Redukcja szumu (Noise-reduction – NR) –
Zmniejsza szum emitowany przez wewnętrzne napięcie odniesienia. Podłączenie kondensatora do tego pinu tworzy filtr dolnoprzepustowy, który redukuje szumy wyjściowe.
• Napięcie polaryzujące (Bias voltage) – Pomocnicza szyna w celu osiągnięcia niższego
napięcia dropout. Regulatory LDO z architek-
2
• Kwalifikacja AEC-Q100 – Wiele regulatorów
LDO firmy TI jest kwalifikowanych do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym. Wskazuje to sufiks „-Q1”. Inne podzespoły mogą
zostać zakwalifikowane na życzenie.
SERWIS ELEKTRONIKI
Źródło: Texas Instruments