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      使用LDO低压差线性稳压器设计电源要注意什么?

      发布时间:2020-12-02    栏目行业:产品知识    浏览次数:

        在一个电子产品的系统中,不同的模块可能用到的不同的供电电压,比如继电器用DC12V,单片机用DC5V或者DC3.3V,其它的芯片或者传感器可能又要用到DC1.8V。但供电电源一般是只有一种电压的。所以我们经常会用到LDO低压差线性稳压器设计出不同电压来满足不同器件的电压需要。

        

        具有3个端子的可调式并联稳压器


        利用可调精度的器件,简单地实现稳定电压


        我们可调精度的器件有多种版本可供选择,您可以轻松找到适合您的电源管理设计和其他应用的器件。它们采用小型SOT23 SMD塑料封装,具备不同的电压容差、温度范围和动态响应。

        一般来说,LDO低压差线性稳压器的使用是非常简单的,一进一出,前后各一个滤波电容就完事了。


        LDO基础应用电路


        但看似简单的东西,如果不小心就会出大问题了,经验不足的电子工程师设计出来的产品可能可靠性就不高了。生产出货后发现老是有坏的,有返修的。还找不出原因!


        下面通过一个经验教训给大家分享一下用LDO低压差线性稳压器设计电源的注意事项


        最近设计的一个产品,输入电压是12V,用到一个SOT23-5封装的LDO把电压降到5V给MCU供电。样品做好后,功能测试一切正常。做可靠性测试时,因为测试设备的供电电压是DC24V的,测试员问能不能进行测试。因为选用的LDO最高输入电压是30V的,我想都没想就说没问题,然后就进行测试了,结果测试过程中样品全烧坏了。分析样品发现:“LDO烧坏,MCU也烧坏”!


        所以我们不要轻视LDO这个简单的东西,用起来还是有大学问的!


        注意输出电压的公差(Tolerance)


        在设计产品的时候要考虑到电源的精度要求。比如单片机用供电电压做ADC参考电压值,如果电源的精度不够高或者纹波过大就会影响到ADC测量值的准确度了。举一个例子:一个用NTC测温的电子温度计,如果电子工程师用了5%精度的LDO,生产出的产品可能一致性就比较差了,每个温度计显示的温度都可能不一样!


        注意输出电流的最大值


        这个是非常关键的参数,使用的电流超过了LDO的最大输出电流,那么电压就不稳了,系统就会出现故障。

      LDO低压差线性稳压器

        LDO极限参数


        输出电流建议按2/3原则来考虑。整个系统消耗的最大电流不要超过LDO输出电流的2/3。假如整个系统消耗的最大电流为50mA,建议选用的LDO最大电流需要有50*3/2=75mA。


        注意封装的散热能力及功耗


        在选用LDO低压差线性稳压器电子元器件的时候,尺寸当然是越小越好了,但必须考虑到该封装尺寸的散热能力及功耗是否符合设计要求。


        散热能力及功耗表


        因为输入了高的电压,输出了低的电压,所以LDO本身是要承受了一定的电压差的,电压差越大,它的发热量就会越大。发热过大,温度高了,LDO就会烧坏了!


        功耗计算举例:


        输入电压:30V


        输出电压:5V


        工作电流10mA


        那么LDO承受的功率=(30-5)*10mA=0.25W。上面散热能力及功耗表显示SOT23-5的功耗为0.2W,如果选用了SOT23-5封装的LDO,那么你设计的产品是不可靠的,LDO很容易会烧坏!上面提到的产品设计的工作电压是12V的,但用24V电压进行测试时把样品烧坏了。就是因为压差增大,功耗超出了SOT23-5封装的承受能力。结果把LDO烧坏了!


        功耗建议用1/2原则来选择LDO的封装,假如LDO需承受的功率为0.25W,那系应该选用0.5W功耗能力的封装!实在达不到1/2原则的情况,PCB 应该增加散热面积。功耗比较大的情况还需要给LDO安装散热片。


        注意LDO的压降


        选用LDO时一定要注意压降参数,如果压降不够的话,输出的电压就不稳了。每款LDO的压降需求可能都是不一样的,需要看清楚规格书。确认是否符合设计要求。


        LDO电气特性


        上图这款LDO,压降要求为2V。说明输入电压必须比输出电压高2V才可以稳定的工作。假如输出电压要求为5V,但输入的电压只有6V,那么输出的电压就没有5V了。


        注意静态电流


        静态电流指的是LDO工作本身需要消耗的电流。特别是用电池供电的产品,需要选用较低静态电流的LDO以提升产品的待机时间!


        LDO基本特性


        注意输入、输出端的滤波电容


        每款LDO要求的滤波电容量也会有差异,设计的时候应该参照规格书的要求,选用合适的电容


        LDO应用电路


        选用容量过小的电容,输出的电压可能会不稳或者纹波比较大。如果输入的电源纹波本身就比较大,输入和输出端建议选用更大容量的电容。


        电容的耐压值也需要注意,一般使用2倍原则来选用。假如输入端电压为24V,那么最好选择50V耐压的电容,如果耐压值实在达不到2倍也不能少于1.5倍。否则你的产品是不可靠的。


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