低壓差線性穩壓器在開關電源中的應用
加入技術交流群
目前大多IC設計產商生產的低壓差線性穩壓器(LDO)典型封裝都是SOT23-5和SOT23-3，如圣邦微電子的SGM2007，SGM2013。如圖(3)為SGM2007的典型應用電路圖。
目前市場上出售的開關電源中采用雙極性晶體管制成的開關頻率100kHz，用MOS-FET制成的開關頻率500kHz電源。開關電源的突出缺點是產生較強的EMI。EMI信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經傳導和輻射會污染電磁環境，對通信設備和電子產品造成干擾。如果處理不當，開關電源本身就會變成一個干擾源。當用開關電源做為LDO的輸入VIN時要注意LDO電源抑制比和功耗。
電源抑制比PSRR(Power supply ripple rejectionratio)是反應LDO輸出對輸入紋波抑制能力的一個交流參數，一般輸出和輸入的頻率是一樣的，PSRR的值越大說明LDO的紋波能力越強，也就是說輸入對輸出的影響很小。盡管LDO的電源抑制比很強，但都是在一定頻率內的抑制很強，一般的在50KHz到200kHz的電源抑制比還是很差的如圖(4)為SGM2007的PSRR和頻率曲線，而這段頻率正是大多數開關電源的工作頻率，如果LDO的負載和輸入輸出電容匹配不好，很容易引起LDO振蕩。而造成整個LDO供電系統的不穩定。
目前市場上出售的開關電源大多數都是固定電壓輸出的，一般常用都是5V輸出的，而一般的LDO應用最多的是3.3V輸出的，在開關電源的輸出做為LDO的輸入時，就存在一個很大的壓差，為1.7V。如果LDO電流很大的話如200mA，那么芯片的溫度就會很高，功耗很大，長時間工作在高溫的情況下，會影響芯片的工作壽命。
低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：
PD=(VINMAX-VOUTMIN)ILMAX。其中：PD=最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX=VIN腳上的最大電壓，VOUTMIN=穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX=最大(負載)輸出電流。
最大允許功耗(PDMAX)是最大環境溫度(TAMAX)，最大允許結溫(TJMAX)(+125℃)和結點到空氣間熱阻(θJA)的函數。對于安裝在典型雙層FR4電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23封裝器件，其(θJA)約為250℃／Watt。
PDMAX=(TAMAX-TJMAX)/θJA
VINMAX=3.0V+10％，VOUTMIN=2.7V-2.5％，ILOADMAX=40mA，TJMAX=+125℃，TAMAX=+55℃
實際功耗PD=26.7mW，最大允許功耗：PDMAX=280mW
6 結論
當開關電源做為低壓差線性穩壓器輸入時，一定要注意開關電源的紋波，開關頻率對LDO的影響，及LDO負載電容的匹配，不要超過他的最大功耗，以影響系統的穩定性。
評論