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关于电源芯片的选择方法

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-9-2 15:07
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    [LV.2]偶尔看看I

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    1#
    发表于 2021-4-26 13:21 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
    什么是电源芯片?它有什么作用?在选择电源芯片的时候,应该考虑那些地方?输入电压线性调整率:输入电压线性变化时对输出电压的相对影响
    3 l" E/ _5 V5 T1 z; g5 |6 |% F, ^4 F$ F+ P
    9 H' S# [( }5 V7 E& |输出电压负载调整率:负载电流变化时输出电压相对变化情况5 B- B* m' L- Q: `1 V! z7 Z! ]
    ( T& B5 O; h" [' q* Q: \
    输出电压精度:器件输出电压的误差范围) C9 V. W% _3 m1 ~* u4 ~! [7 m# u1 y2 i

    ! ^* y+ Q* Z5 K! U; A7 E5 x负载瞬态响应:负载电流从一个小值到最大流快速变化时,输出电压的波动。
    0 V9 i. G# A; P  F0 j% q! N4 k; |1 d1 C9 P, B1 D' p
    电源芯片选择DC/DC还是LDO?/ K, P  J! S1 T7 i  D6 K
    , v& s# m- j2 D8 |0 Y( f
    这个取决于你的应用场合。比如用在升压场合,当然只能用DC/DC,因为LDO是压降型,不能升压。另外看下各自的主要特点:
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    3 g& W# O( I) d+ ]$ L: V( hDC/DC:效率高,噪声大;3 \4 N+ f2 @( J/ \/ U) N: d
    9 Q5 c0 R( L5 {" x4 l# Q! g
    LDO:噪声低,静态电流小;
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    所以如果是用在压降比较大的情况下,选择DC/DC,因为其效率高,而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;
    4 W7 r; _9 H, {3 Z8 o
    8 S6 v" j* E( o- i- Q) y" N如果压降比较小,选择LDO,因为其噪声低,电源干净,而且外围电路简单,成本低。% T" o: ~+ J, ]0 r9 x5 U  P

    $ |- U! W6 g; a" }8 q  uLDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。
    ( A/ ]+ I8 ~  B# k/ t. E+ N, F5 E- Y  r! p
    % A+ A4 W) r) K0 t' \
    LDO线性降压芯片:原理相当于一个电阻分压来实现降压,能量损耗大,降下的电压转化成了热量,降压的压差和负载电流越大,芯片发热越明显。这类芯片的封装比较大,便于散热。2 A6 D) L6 a2 l
    , i! |' @- K7 ~" y6 a
    LDO线性降压芯片如:2596,L78系列等。/ o: M( l5 s  f; r7 e( s7 q  @: G

    - z2 V* R9 m+ p. d; W0 n4 GDC/DC降压芯片:在降压过程中能量损耗比较小,芯片发热不明显。芯片封装比较小,能实现PWM数字控制。
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    7 G& T; k$ Q! K+ dDC/DC降压芯片如:TPS5430/31,TPS75003,MAX1599/61,TPS61040/41
    - {: l, k, u. N0 F# u1 P* V; G5 W- S- p" U: I/ o$ ^
    关于LDO电源7 m3 `+ g1 N% `7 R
    4 O% W+ m; K3 q
    以前经常看见,说什么芯片是LDO的,以为是某一公司的名号。现在才知道,LDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。生产LDO芯片的公司很多,常见的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。
    : n( R7 K5 g3 O! P. f  D$ m  m0 W9 F+ I# _3 }5 u' W" ^
    什么是 LDO(低压降)稳压器?
    2 b$ _7 P# I& ^% l% \( r
    5 v9 R, Z" ]& ^! I; S6 D# ?8 DLDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。5 ?- g* Q* n1 u7 X; M3 ^2 j

    , j2 R! v( M6 F$ [" @+ s更新的发展使用 CMOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。
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    LDO VS DCDC0 i6 o9 w: h' d, q/ \1 X. ~9 P& A! \

    6 t0 b9 \7 }4 xDCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器,包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
    4 r; C5 W& s$ D9 Z, t# I
    - C1 B9 y! p5 @, eLDO是低压降的意思,这有一段说明:低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力, 输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。- D  A" W: C+ d0 _4 f3 U

    1 @3 u5 f$ J, Q; V; A2 L2 x如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。; L! @! G: k9 {' z, d6 O

    ) L; K4 c* B' }6 ?如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,应为从上面的原理可以知道,LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。
    ' J3 _/ n- r: n& P! l; r3 a, K) N! _. X
    DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。+ D" r; m+ Q2 r
    + o8 I* r7 J) Y# p
    近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小。由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。
    7 G( j; k1 O7 p; d, z7 m* I* l) }! t
    2 O; l9 k; X5 Y, P2 M总的来说,升压是一定要选DCDC的,降压,是选择DCDC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较。
    / y: q# h, X1 M6 g( T/ U. b8 V) Z7 e" `! U: u0 ^( K
    LDO体积小,干扰较小,当输入与输出电压差较大的化,转换效率低。
    5 ~: c* O* y2 H1 y9 Q! X8 y
    $ Z% Z. J, G# |/ S! y) t5 dDC-DC好处就是转换效率高,可以大电流,但输出干扰较大,体积也相对较大。7 [' a0 U! s3 N  p' t/ N# x# _

      R. _# J1 O8 b( H$ K, t2 s* S0 oLDO一般是指线性的稳压器--Low Drop Out, 而DC/DC则是线性式和开关式稳压器的总称。
    8 x. x" m% b& o% x. d! A
    ; H# c  ~8 R6 v# f如果你的输出电流不是很大(如3A以内), 而且输入输出压差也不大(如3.3V转2.5V等)就可以使用LDO的稳压器(优点是输出电压的ripple很小)。 否则最好用开关式的稳压器, 如果是升压, 也只能用开关式稳压器(如果ripple控制不好,容易影响系统工作)。6 @( g# D, J9 D

    - m# R+ H5 Z6 P4 H# `LDO的选择% O# a& o/ u% e& J/ W
    & g1 @- [2 H' j' k
    当所设计的电路对分路电源有以下要求:
    1 V/ {1 z* C& p( d0 k7 E0 |; I( W  |6 I+ j# T1 q- P* ?! J. T; b
    1、高的噪音和纹波抑制;
    , m' U, E  r" O5 t- N- [1 J
    ; v. t& q0 _: ^! l. O2、占用PCB板面积小,如手机等手持电子产品;
    : ]4 S" x1 E1 o  S
    , O# k+ a5 q. M: M( k6 X1 P3 J2 I3、电路电源不允许使用电感器,如手机;. i! A  `0 R( I9 W0 U

    , L1 w1 u7 W1 {' i4、电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;  p/ S2 z1 [9 K4 s6 c" [- |4 r) h

    . T! h8 }, {* s5、要求稳压器低压降,自身功耗低;
    , t9 Z6 m4 F* A/ h  f. h6 f  u# S/ ], Y) h* X8 E8 |, U; r
    6、要求线路成本低和方案简单;- x8 a! E2 E  I5 N9 O9 ^

    ) P$ ]. j; C+ ~5 K( `此时,选用LDO是最恰当的选择,同时满足产品设计的各种要求。以上就是电源芯片的选择方法,希望能给大家帮助,需要大家在设计的时候,根据项目的不同来选择。
    7 c0 e( Z% T9 U! d. ~: h. r4 d8 v3 K
    " k8 p( ?  A3 [* c6 Z! y8 w

    该用户从未签到

    2#
    发表于 2021-4-26 13:38 | 只看该作者
    高的噪音和纹波抑制;占用PCB板面积小,如手机等手持电子产品;电路电源不允许使用电感器,;电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;要求稳压器低压降,自身功耗低;要求线路成本低和方案简单;4 R5 D% `5 K- i- t9 z. P8 m
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-9-20 15:45
  • 签到天数: 416 天

    [LV.9]以坛为家II

    3#
    发表于 2021-4-26 13:55 | 只看该作者
    学学分享,学习学习

    该用户从未签到

    4#
    发表于 2021-4-26 19:15 | 只看该作者
    如果压降比较小,选择LDO,因为其噪声低,电源干净,而且外围电路简单,成本低。
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