ADP1754/ADP1755：高性能低 dropout 线性稳压器的卓越之选

在电子设计领域，稳压器是确保电路稳定运行的关键组件。今天，我们将深入探讨 Analog Devices 推出的 ADP1754/ADP1755 低 dropout（LDO）CMOS 线性稳压器，了解其特性、应用以及设计要点。

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一、产品特性概述

1. 电气性能卓越

• 输出电流与电压范围：ADP1754/ADP1755 可提供高达 1.2 A 的输出电流，输入电压范围为 1.6 V 至 3.6 V。这使得它们能够适应多种电源环境，满足不同设备的供电需求。
• 低功耗设计：具有低关机电流（<2 µA）和极低的压降（在 1.2 A 负载下为 105 mV），有助于降低功耗，延长电池续航时间。
• 高精度输出：初始精度为 ±1%，在不同线路、负载和温度条件下的精度为 ±2%，确保输出电压的稳定性。

2. 丰富的功能特性

• 多种输出电压选项：ADP1754 提供 7 种固定输出电压选项（0.75 V 至 2.5 V），ADP1755 则支持可调输出电压（0.75 V 至 3.3 V），通过外部电阻分压器实现灵活配置。
• 软启动功能：允许连接外部软启动电容，控制启动时的输出电压斜坡，减少浪涌电流，实现平稳启动。
• 高电源抑制比（PSRR）：在 1 kHz 时可达 65 dB，有效抑制电源噪声，提高系统的抗干扰能力。
• 保护功能完善：具备电流限制、热过载保护、电源良好指示、逻辑控制使能和反向电流保护等功能，保障设备的安全可靠运行。

二、典型应用场景

ADP1754/ADP1755 适用于多种电子设备，包括但不限于：

• 服务器计算机：为服务器的内存组件、处理器等提供稳定的电源，确保系统的高效运行。
• 电信和网络设备：满足通信设备对电源稳定性和低噪声的要求，保障数据传输的可靠性。
• DSP/FPGA/微处理器供电：为这些高性能芯片提供精确的电源，支持其复杂的运算和处理任务。
• 仪器仪表和数据采集系统：提供稳定的电源，确保测量和数据采集的准确性。

三、工作原理剖析

ADP1754/ADP1755 内部由参考电压源、误差放大器、反馈电压分压器和 PMOS 通晶体管组成。误差放大器将参考电压与输出反馈电压进行比较，并放大差值，从而控制 PMOS 通晶体管的导通程度，实现对输出电压的精确调节。

四、关键功能详解

1. 软启动功能

通过连接外部软启动电容，可实现可编程的软启动功能。启动时，0.9 µA 的电流源对电容充电，输出电压受电容电压限制，实现平滑上升。软启动时间可通过公式 (t{ss}=V{REF}timesleft( C{S S} / I{S S}right)) 计算，其中 (V{REF}) 为 0.5 V 参考电压，(C{SS}) 为软启动电容，(I_{SS}) 为 0.9 µA 电流源。

2. 可调输出电压（ADP1755）

ADP1755 的输出电压可通过连接从 VOUT 到 ADJ 的电阻分压器进行设置，计算公式为 (V_{OUT }=0.5 V times(1+R 1 / R 2))，其中 (R1) 为从 VOUT 到 ADJ 的电阻，(R2) 为从 ADJ 到 GND 的电阻。为减少偏置电流引起的误差，建议 (R2) 值小于 60 kΩ。

3. 使能特性

通过 EN 引脚控制稳压器的开启和关闭。EN 引脚具有内置的迟滞特性，可防止因引脚噪声导致的开关振荡。其激活和非激活阈值随输入电压变化。

4. 电源良好特性

PG 引脚为开漏输出，需连接外部上拉电阻到 (V_{IN})。当稳压器处于关机模式、限流模式、热关断状态或输出电压低于标称值的 90% 时，PG 引脚立即变为低电平，指示输出状态。

5. 反向电流保护特性

当 (V{OUT}) 大于 (V{IN}) 时，反向电流保护电路会检测到这种情况，并反转内部二极管的连接方向，同时将 PMOS 通晶体管的栅极连接到 (V_{OUT})，防止反向电流流动，避免设备损坏。

五、设计要点与注意事项

1. 电容选择

• 输出电容：建议使用最小 3.3 μF、ESR 为 500 mΩ 或更小的陶瓷电容，以确保稳压器的稳定性。较大的输出电容可改善负载电流变化时的瞬态响应。
• 输入旁路电容：将 4.7 μF 电容从 VIN 引脚连接到 GND，可降低电路对 PCB 布局的敏感性。若需要更大的输出电容，建议相应增加输入电容。
• 电容特性：推荐使用 X5R 或 X7R 介质的陶瓷电容，避免使用 Y5V 和 Z5U 介质的电容，因为它们的温度和直流偏置特性较差。

2. 欠压锁定

ADP1754/ADP1755 具有内部欠压锁定电路，当输入电压低于约 1.58 V 时，会禁用所有输入和输出，确保上电过程中设备的可预测性。

3. 电流限制和热过载保护

当输出负载达到 2 A（典型值）时，稳压器进入限流模式，降低输出电压以维持恒定电流。热过载保护可将结温限制在 150°C（典型值），当结温超过该值时，输出将关闭，待结温下降到 135°C（典型值）时，输出重新开启。

4. 热考虑

为确保可靠运行，结温不得超过 125°C。结温可通过公式 (T{J}=T{A}+left{left[left(V{I N}-V{OUT }right) × I{L O A D}right] × theta{J A}right}) 计算，其中 (T{A}) 为环境温度，(V{IN}) 和 (V{OUT}) 分别为输入和输出电压，(I{LOAD}) 为负载电流，(theta_{JA}) 为结到环境的热阻。在设计 PCB 时，应根据负载电流和输入输出电压差，合理选择 PCB 铜面积，以确保结温不超过限制。

5. PCB 布局考虑

• 输入电容应尽可能靠近 VIN 和 GND 引脚。
• 输出电容应尽可能靠近 VOUT 和 GND 引脚。
• 软启动电容应尽可能靠近 SS 引脚。
• 负载应尽可能靠近 VOUT 和 SENSE 引脚（ADP1754）或 VOUT 和 ADJ 引脚（ADP1755）。
• 在面积有限的电路板上，建议使用 0603 或 0805 尺寸的电容和电阻，以实现最小的占位面积。

六、总结

ADP1754/ADP1755 低 dropout 线性稳压器以其卓越的电气性能、丰富的功能特性和完善的保护机制，成为电子工程师在电源设计中的理想选择。在实际应用中，合理选择电容、注意热管理和 PCB 布局，能够充分发挥其性能优势，确保设备的稳定可靠运行。你在使用 ADP1754/ADP1755 过程中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。