当较低的电流消耗会带来麻烦时

Abhinay Patil

线性稳压器是相当简单的器件，没有太多挑战。话虽如此，您仍然偶尔会遇到麻烦。

作为现场应用工程师，有时客户要求我建议更换他们从其他供应商处使用的零件。在许多情况下，更换零件的决定是由客户的生产/采购团队做出的，原始电路设计师可能不知道这一变化。决策过程相当简单，与要更换的器件相比，替代器件应具有相同的功能、封装和引脚配置，以及相同或更好的电气规格。选中所有这些框后，向组件工程师提供必要的比较数据，并将新组件作为第二个源替代方案添加到物料清单中。完成此操作后，您应该一切就绪。也就是说，直到与旧组件忠实工作的产品在切换到替代方案后开始在生产线上出现故障。出了什么问题？！

我参与过一个这样的案例，我们遵循前面提到的流程，将我们的一个隔离式RS-485收发器设计为客户设计中另一个供应商设备的第二个来源。这些设备在外形、装配和功能上兼容，我们的零件具有更好的电气规格。客户继续从我们这里订购了大量此零件，似乎没有理由出现任何问题。但是，客户报告说，新的RS-485收发器在生产测试台上开始出现故障。由于设计中没有其他任何更改，因此归结为图片中的新设备出了问题。

经过进一步调查，我们发现为收发器总线侧供电的线性稳压器没有像预期的那样调节到5 V，而是上升到更高的电压。我们需要仔细审查和比较旧收发器和替换收发器的数据手册，以及线性稳压器的数据手册，以找出问题所在。

更好是一个定性术语，取决于所讨论的参数。例如，当涉及到速度/CMRR/PSRR 时，越高越好;当涉及到失调电压/漂移时，越低越好;而且，您不需要深刻的工程洞察力就可以知道，在功耗方面，越低越好。还是吗？在这种特殊情况下，事实证明并非如此。旧收发器在空闲状态下在总线侧消耗15 mA（典型值），而新器件仅消耗2 mA（最大值）。难怪新设备在纸面上看起来更好。不幸的是，线性调节器似乎不同意并发疯了。

正如我在本文开头提到的，线性稳压器是相当简单的器件，没有太多需求。它们的一个特殊要求是它们需要最小负载电流才能正常工作。如果不满足此条件，稳压器将停止正确调节，输出电压超出界限。如果稳压器的输入电压远高于所需的输出电压，情况也可能变得更糟。阅读这篇优秀的文章，了解有关此主题的更多详细信息。

许多现代线性稳压器在设计中都特别注意解决这个问题，并且不会造成此类问题。一些较旧的设备（如客户设计中的设备）没有，因此在系统设计过程中需要额外的预防措施。在某些情况下，可调输出LDO的反馈电阻网络负责最小负载电流。不幸的是，人们可能会无意中遇到这个问题，因为决定在保持比率不变的同时放大这些电阻。还可能存在另一种情况，即由LDO供电的设备在正常运行期间满足负载要求，但在待机时则不满足负载要求。这些都是需要注意的潜在陷阱，因此请务必仔细阅读LDO数据手册。如果有最小负载电流要求，通常会以某种方式说明。以下是几个示例：

图1.数据手册中的最小负载电流示例。

图2.左示意图：稳压器使用旧器件时正常工作（满足最小负载电流要求）。右示意图：带有新器件的不稳定稳压器（负载电流不足）。

回到我们的故事 - 一旦了解了问题的根本原因，修复起来就相当简单了。我们所要做的就是在稳压器输出端添加一个泄放电阻，以消耗最小的负载电流。虽然一个不讲道理的客户很容易责怪我们，但这个特定的客户可以看到这个故事有趣的一面，并且能够欣赏从这一集中学到的技术。

图3.在添加泄放电阻以消耗所需的最小负载电流后，问题解决了。

审核编辑：郭婷