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    使用LDO低壓差線性穩壓器設計電源要注意什么?

    發布時間:2020-12-02    欄目行業:產品知識    瀏覽次數:

      在一個電子產品的系統中,不同的模塊可能用到的不同的供電電壓,比如繼電器用DC12V,單片機用DC5V或者DC3.3V,其它的芯片或者傳感器可能又要用到DC1.8V。但供電電源一般是只有一種電壓的。所以我們經常會用到LDO低壓差線性穩壓器設計出不同電壓來滿足不同器件的電壓需要。

      

      具有3個端子的可調式并聯穩壓器


      利用可調精度的器件,簡單地實現穩定電壓


      我們可調精度的器件有多種版本可供選擇,您可以輕松找到適合您的電源管理設計和其他應用的器件。它們采用小型SOT23 SMD塑料封裝,具備不同的電壓容差、溫度范圍和動態響應。

      一般來說,LDO低壓差線性穩壓器的使用是非常簡單的,一進一出,前后各一個濾波電容就完事了。


      LDO基礎應用電路


      但看似簡單的東西,如果不小心就會出大問題了,經驗不足的電子工程師設計出來的產品可能可靠性就不高了。生產出貨后發現老是有壞的,有返修的。還找不出原因!


      下面通過一個經驗教訓給大家分享一下用LDO低壓差線性穩壓器設計電源的注意事項


      最近設計的一個產品,輸入電壓是12V,用到一個SOT23-5封裝的LDO把電壓降到5V給MCU供電。樣品做好后,功能測試一切正常。做可靠性測試時,因為測試設備的供電電壓是DC24V的,測試員問能不能進行測試。因為選用的LDO最高輸入電壓是30V的,我想都沒想就說沒問題,然后就進行測試了,結果測試過程中樣品全燒壞了。分析樣品發現:“LDO燒壞,MCU也燒壞”!


      所以我們不要輕視LDO這個簡單的東西,用起來還是有大學問的!


      注意輸出電壓的公差(Tolerance)


      在設計產品的時候要考慮到電源的精度要求。比如單片機用供電電壓做ADC參考電壓值,如果電源的精度不夠高或者紋波過大就會影響到ADC測量值的準確度了。舉一個例子:一個用NTC測溫的電子溫度計,如果電子工程師用了5%精度的LDO,生產出的產品可能一致性就比較差了,每個溫度計顯示的溫度都可能不一樣!


      注意輸出電流的最大值


      這個是非常關鍵的參數,使用的電流超過了LDO的最大輸出電流,那么電壓就不穩了,系統就會出現故障。

    LDO低壓差線性穩壓器

      LDO極限參數


      輸出電流建議按2/3原則來考慮。整個系統消耗的最大電流不要超過LDO輸出電流的2/3。假如整個系統消耗的最大電流為50mA,建議選用的LDO最大電流需要有50*3/2=75mA。


      注意封裝的散熱能力及功耗


      在選用LDO低壓差線性穩壓器電子元器件的時候,尺寸當然是越小越好了,但必須考慮到該封裝尺寸的散熱能力及功耗是否符合設計要求。


      散熱能力及功耗表


      因為輸入了高的電壓,輸出了低的電壓,所以LDO本身是要承受了一定的電壓差的,電壓差越大,它的發熱量就會越大。發熱過大,溫度高了,LDO就會燒壞了!


      功耗計算舉例:


      輸入電壓:30V


      輸出電壓:5V


      工作電流10mA


      那么LDO承受的功率=(30-5)*10mA=0.25W。上面散熱能力及功耗表顯示SOT23-5的功耗為0.2W,如果選用了SOT23-5封裝的LDO,那么你設計的產品是不可靠的,LDO很容易會燒壞!上面提到的產品設計的工作電壓是12V的,但用24V電壓進行測試時把樣品燒壞了。就是因為壓差增大,功耗超出了SOT23-5封裝的承受能力。結果把LDO燒壞了!


      功耗建議用1/2原則來選擇LDO的封裝,假如LDO需承受的功率為0.25W,那系應該選用0.5W功耗能力的封裝!實在達不到1/2原則的情況,PCB 應該增加散熱面積。功耗比較大的情況還需要給LDO安裝散熱片。


      注意LDO的壓降


      選用LDO時一定要注意壓降參數,如果壓降不夠的話,輸出的電壓就不穩了。每款LDO的壓降需求可能都是不一樣的,需要看清楚規格書。確認是否符合設計要求。


      LDO電氣特性


      上圖這款LDO,壓降要求為2V。說明輸入電壓必須比輸出電壓高2V才可以穩定的工作。假如輸出電壓要求為5V,但輸入的電壓只有6V,那么輸出的電壓就沒有5V了。


      注意靜態電流


      靜態電流指的是LDO工作本身需要消耗的電流。特別是用電池供電的產品,需要選用較低靜態電流的LDO以提升產品的待機時間!


      LDO基本特性


      注意輸入、輸出端的濾波電容


      每款LDO要求的濾波電容量也會有差異,設計的時候應該參照規格書的要求,選用合適的電容


      LDO應用電路


      選用容量過小的電容,輸出的電壓可能會不穩或者紋波比較大。如果輸入的電源紋波本身就比較大,輸入和輸出端建議選用更大容量的電容。


      電容的耐壓值也需要注意,一般使用2倍原則來選用。假如輸入端電壓為24V,那么最好選擇50V耐壓的電容,如果耐壓值實在達不到2倍也不能少于1.5倍。否則你的產品是不可靠的。


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