LDO电源电路设计

我们常用的电源类型有LDO和DCDC两种。DCDC包含buck，boost，buckboost，隔离，非隔离等拓扑，再加上PWM,PFM,同步整流，软开关，磁芯复位等多种关键技术，可以创造出n种DCDC电源设计方案。LDO相对比较简单，可以分为NPN稳压器，准LDO稳压器和LDO稳压器，如下图.

        由于电源各功能和关键技术的原理在《电源芯片介绍视频》已有介绍，我们这里不再详解，这里主要以TI的LM2941--1A LDO稳压器为例子讲解LDO电路的设计。

  在设计任何电路之前，要先搞清楚你设计的东西要达到什么指标，否则你无法判断设计出来的是否OK。

1.电源设计判断标准

能否OK的判断依据是电源输出的电压电流等指标满足SOC芯片的工作要求，具体请看《SOC电源设计视频》。

我们在电源设计的时候，一般很难达到电源芯片手册上规定的性能指标，关于指标的意义大家也可《电源芯片介绍视频》。对于大部分工程师的电路设计来说达到70%左右也算是不错的。所以大家在电源芯片选型时一定要保留余量。

    

LDO

   输入设计：输入需加电容Cin，容值按手册要求，一般在UF级别。

   输出设计：输出需加电容Cout，容值按手册要求，一般在10 UF级别。

   电压可调设计：通过分压电阻R2，R1反馈回ADJ引脚。Vout计算公式如下：

Vout=Vref*（1+R2/R1）

   使能设计：通过ON/OFF脚给高低电平来控制Vout是否输出电压。

         LDO芯片的使用可以说是所有电源设计中最简单的，想搞出问题都很难。

LDO

   电源的PCB设计时影响芯片性能指标的关键因素。我们在SI,PI,EMI,热分析仿真介绍了10多个小时，就是为了指导我们的原理图和PCB设计。具体大家去看相应的视频，这里不详细介绍。电源PCB设计的关键点如下：

1. R2，R1构成的反馈回路要短，远离干扰线。（SI的串扰仿真）

2. 输入电容和输出电容靠近芯片引脚，并在soc芯片增加小滤波电容。（PI仿真）

3. 电源芯片散热盘要和大面积铺地连接，方便散热。（热仿真,直流压降仿真)

 

4.电源接口保护

大家还记得外漏的接口在过3C认证的时候都要做什么测试吗？ -----ESD测试。

LM2941芯片支持2KV的ESD，但如果我们要过更高的等级如6K/8K，那么我们需要在电源接口添加ESD保护器件。

 

5.这就完了吗？

通过前面的设计都能设计出“差不多”能用的电路，对于大部分产品级的硬件工程师来说已经足够。但可能出现明明设计是对的，电源芯片还是跑不起来的情况？？？

       LDO看似简单，但其实这里还涉及到“环路稳定性”的概念，---大家是不是很熟悉，这也是大学模电的内容！！！整个电源回路是闭环的，所以必须分析环路的稳定。但是产品级的硬件工程师没法拿到环路分析需要的芯片内部参数，更重要的是缺少增益相位测试仪（穷），所以没法分析。故最好还是按原厂（壕）手册给的参考设计。

        关于“环路稳定性”涉及到的知识点很多，我们后面开专题再细讲。