Достижения в области технологий LDO
В прошлом, четвертом, номере «Новостей электроники» мы опубликовали статью Сергея Кривандина о шумах в линейных стабилизаторах, написанную на основе материала компании Texas Instruments.
Статья специалиста компании National Semiconductor рассматривает ту же, важную при построении современных источников питания, проблему с другой стороны: не с точки зрения схемотехники (каким образом включать микросхему линейного стабилизатора и какие внешние компоненты использовать для снижения шумов), а с точки зрения микроэлектроники (какими средствами конструкторы микросхем LDO из National добиваются сни-шума).
В статье рассмотрены основные принципы оптимизации характеристик линейных стабилизаторов на примере популярных микросхем National Semiconductor: LP5900, LP3990, LP38843, LM9070.
ВВЕДЕНИЕ
Стабилизаторы с низким падением напряжения (Low Dropout regulators, LDO) первоначально разрабатывались, чтобы обеспечить меньшее падение напряжение на микросхеме питания по сравнению с обычными линейными стабилизаторами. Однако затем технология LDO начала стремительно развиваться, и сегодня появляются достаточно сложные устройства, которые с их предшественниками связывает только то, что они действительно обеспечивают сравнительно небольшую разницу между входным и стабилизированным выходным напряжениями питания.
ТРЕБОВАНИЯ
И СПЕЦИФИКАЦИИ
Для любого линейного стабилизатора имеется ряд важных характеристик. Назовем некоторые из них:
Drop out Voltage (падение напряжения) — минимально допустимая разница между входным и выходным напряжением, которая необходима для поддержания величины стабилизированного выходного напряжения в установленных границах. Чем меньше это
значение, тем ниже потери энергии на проходном транзисторе (pass transistor). Меньшие потери энергии означают более высокий КПД, а кроме этого — меньшую рассеиваемую энергию, а значит — меньше проблем с организацией теплоотвода.
Input voltage (входное напряжение) — минимальное и максимальное значение напряжения на входе микросхемы. Как правило, для питания внутренних схем стабилизатора используется входное напряжение, по этой причине существует некое минимально допустимое значение для этого напряжения. Кроме этого, диапазон допустимого входного напряжения зависит также и от того, по какой технологии изготавливается микросхема LDO.
PSSR — Power Supply Rejection Ratio — коэффициент подавления пульсаций напряжения на входе. Эта величина (PSSR) может быть охарактеризована как способность стабилизатора подавлять (фильтровать) помехи, которые присутствуют во входном напряжении. Чем меньше помех поступает с входа на выход микросхемы, тем лучше производится подавление помех и тем выше значение PSSR.
Quiescent current (Iddq) или ground current — собственный ток потребления стабилизатора, он же — «статический ток» или «ток на землю». Как правило, это значение увеличивается вместе с увеличением тока на нагрузке, и обычно значение статического тока много меньше значения выходного тока. В тех случаях, когда выходной ток имеет небольшую величину, статический ток может быть весьма значительным. В любом случае, Iddq — это та характеристика, на которую обязательно стоит обратить внимание.
Noise performance — шум, источником которого является сам LDO-стабилизатор. Чем ниже уровень этого шума, тем лучше характеристики регулятора. Этот параметр не всегда имеет первостепенное значение, однако при использовании LDO для питания чувствительных аналоговых или радиочастотных схем он действительно является одним из важнейших.
Переходные характеристики (Transient performance) — хорошие переходные характеристики позволяют уменьшить падение или выброс выходного напряжения, которое возникает в результате мгновенного изменения тока потребления или изменения входного напряжения.
Точность стабилизации выходного напряжения (Output voltage tolerance) — нам необходимо, чтобы выходное напряжение оставалось в границах, которые определяются именно этим параметром.
На самом деле, существует значительно большее количество полезных характеристик, однако в данной статье мы ограничимся рассмотрением только тех, которые были упомянуты выше. Любой проект по разработке LDO-стабилизатора представляет собой
поиск оптимального решения с учетом множества различных параметров — при этом для того, чтобы получить оптимальные значения одного из параметров, часто приходится жертвовать другими.
|
