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LDO应对模拟与数字负载的不同策略

Robot Vision 来源:电子发烧友网 作者:Sisyphus 2024-02-07 00:06 次阅读


电子发烧友网报道(文/李宁远)LDO是使用很广泛的基础模拟电源,输出噪声小、电路简单,用于调节和控制从较高输入电压电源中输出的较低电压,在很多电路中都可以找到它的身影。

LDO稳压器为很多应用提供了一种简单而又经济的方法来实现将较高的输入电压转换为稳定的输出电压。虽然很多时候这种器件都被认为是很简单的一类器件,但其实它的技术特性也相当值得研究。

低噪LDO为敏感模拟电路赋能

LDO低压差线性稳压器的使用非常简单,需要外接的元件不多,只需在外围配几颗旁路电容就能构建出低噪声电源为敏感电路供电。模拟电路很多比较敏感,为了保证电源的纯净,LDO的应用非常关键。

这类应用,和LDO的PSRR、总输出噪声指标息息相关。PSRR,纹波抑制比,代表了LDO在某个频率下从输入到输出的衰减程度,PSRR和输入电压纹波以及输出电压纹波相关,衰减越高,PSRR值越高。

在一些宽带宽应用下,具有高PSRR的LDO能够滤除上游DCDC转换器产生的开关噪声。低噪声的输出能尽可能降低低频噪声,从而维持敏感模拟电路的信号完整性,意义重大。较低的输出电流会降低压差,从而有助于提高PSRR。

更改输出电容器也会对PSRR产生影响,通过调整输入电压和输出电压之间的压差和输出电容,可以提高特定应用的PSRR。更改输出电容在低频时几乎不会影响PSRR,但在高频时对PSRR影响很大。而更改降噪电容在高频时不会影响PSRR,但在低频时会影响很大。

PSRR,标注的LDO抑制来自输入的外部噪声能力,在LDO里,噪声还可能来自内部。内部噪声可能来自电路的带隙基准源、放大器以及晶体管

为了抑制内部噪声,可以选择降低误差放大器的带宽,这样可以有效地降低带隙基准源的高频噪声,但是会一定程度上降低LDO的动态性能,需要看应用来权衡。或者加低通滤波,加前馈电容,也是一种办法。

在敏感的模拟电路中,往往都会需要稍微牺牲效率来保证电源的纯净。不过LDO也能把效率做高,压差足够小的情况下,LDO效率其实并不低。

LDO降低功耗匹配数字负载

用于模拟和射频负载的LDO更看重低噪声和高电源抑制能力,而LDO用于数字负载则更看重功耗,对噪声的要求稍微不那么严格。低功耗的同时为了响应软件导致的负载变化而发生的时钟频率变化,LDO相应的负载调整能力要求也更严格。


降低器件的静态电流是现在各种电源芯片都重点关注的降功耗的环节,但降低静态电流的前提是,不会降低整体设备的系统性能,LDO同时能提供低的待机功耗和出色的负载瞬态响应,从能让终端设备就能在维持主要性能的同时最大限度延长电池运行时间。

LDO总的耗散功率等于输入电压减去输出电压再乘以输出电流,再加上输入电压乘以静态电流。设备正常使用时,静态电流上的功率耗散不多,但其实静态电流在功率耗散上的占比比想象中的多很多,因为电子设备大多数时候处于待机状态。

降低静态电流时也需要考虑瞬态响应性能,更低静态电流的LDO响应时间肯定会受到影响,来自负载和电压瞬变的干扰会大一些。所以降低静态电流的同时内部设计保证瞬态负载响应能力也很重要。

输出电容会影响到对负载电流变化的响应,这也是为何有些直流偏置特性不佳的电容不适合与LDO一起使用。

小结

LDO虽然简单,但它的特性鲜明,应用范围广。在半导体技术不断推陈出新的今天,LDO和其他半导体器件一样也在不断演进,用更多特性和更好性能不断为电路设计赋能。

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