Når vi integrerer en spændingsforsyning til andet udstyr, kan vi støde på visse uønskede spændingsvariationer, og de vil forårsage alvorlig skade på enhederne. Så der er behov for at opretholde en konstant spænding på forsyningsniveauet. Det er her 'Voltage Regulator' kommer ind i billedet. Spændingsregulatorer er de enheder, der opretholder en stabil udgangsspænding uanset ændringerne ved indgangsspændingen og belastningen.

Baseret på deres design er 'Low-Dropout Regulator' også populært kendt som 'LDO' opfundet over tid. Jo lavere dropout-spændingen er, jo mere effektiv er LDO-løsningen.

Denne andel indeholder, hvad der er LDO, introduktionen til LDO-regulatorens kredsløbsdiagram, 6 hovedparametre for LDO-regulator og anvendelserne af LDO-regulatorer. Hvis du er fan af elektronisk teknologi, eller hvis du arbejder inden for elektronik, bør du lære om LDO-regulatorer gennem denne andel. Lad os fortsætte med at læse!

Deling er omsorgsfuld!

Indhold

● Hvad er en LDO?

● Hvad indeholder et LDO-regulatorkredsløbsdiagram?

● 6 hovedparametre for LDO-regulator

● Hvad er anvendelserne af LDO-regulatorer?

● FAQ

● Konklusion

Hvad er en LDO?

LDO står for Low-Dropout Regulator. Det er en DC lineær spændingsregulator. Opfundet af Robert Dobkin i 1977, LDO har et enkelt og billigt design. Som navnet 'Low Dropout' antyder, kan denne regulator fungere stabilt ved så lavt som 1V.

Denne minimale potentialforskel mellem indgangs- og udgangsspænding, der er nødvendig for driften af regulatoren, er kendt som 'Dropout Voltage'. Når potentialforskellen er mindre end udfaldsspændingen, bliver regulatordriften ustabil.

Arbejder til drift af LDO-indgangsspænding leveres til en komponent kendt som 'Pass element'. Passelementet er normalt en N-kanal FET. Pass-elementet fungerer i det lineære område og reducerer det givne indgangsspændingsniveau til det nødvendige udgangsspændingsniveau. Denne spænding sendes derefter til et element kaldet 'Error Amplifier'. Denne fejlforstærker sammenligner outputtet fra Pass-elementet med en referencespænding.

Denne fejlforstærker ændrer derefter driftspunktet for FET's gate for at fjerne fejlen mellem referencespændingen og passelementets udgangsspænding.

Derved opretholdes en påkrævet konstant udgangsspænding ved regulatorens udgangsende.Elementer af LDO-regulatorDiagrammet nedenfor viser kredsløbet af en LDO-regulator.

Hvad indeholder et LDO-regulatorkredsløbsdiagram?

For at forstå, hvordan LDO fungerer, skal vi forstå betydningen og konfigurationerne af visse elementer i LDO-regulatoren. Nogle af de vigtige elementer i LDO er Spændingsreference, Error Amplifier, Feedback, Pass Element og Output Capacitor.

● Bestå element

Pass Element er en af hovedkomponenterne i LDO. Dette er normalt en N kanal eller P kanal FET. LDO bruger en open-collector topologi i stedet for en emitter follower topologi. Derfor kan en transistor nemt køres til mætning ved hjælp af regulatorens tilgængelige spændinger.

Brugen af FET til paselementet reducerer enhedens strømforbrug.

● Feedback

Feedback er en proces, hvor en brøkdel af output er feedback til kredsløbet som input. For at regulere strømforsyningen og fjerne uønsket spænding bruges negativ feedback-sløjfe i regulatoren.

Her er udgangsspændingen feedback til fejlforstærkeren. Denne forstærker sammenligner udgangsspændingen med en referencespænding. Enhver opnået fejl bruges til at ændre driftspunktet for FET'ens gate, indtil der opnås en konstant udgangsspænding.

● Fejlforstærkningr

En differentialforstærker bruges som fejlforstærker i LDO-regulatoren. Differentialforstærkeren forstærker forskellen mellem to spændinger. Denne fejlforstærker har to indgange.

En af indgangene forsynes med en brøkdel af udgangsspændingen bestemt af feedbackspændingsdelerkredsløbet.

Den anden indgang på fejlforstærkeren forsynes med en stabil referencespænding. Fejlforstærkeren beregner forskellen mellem dens to indgangsspændinger. Denne fejlspænding bruges til at styre strømforsyningen af FET, så der opnås en konstant udgangsspænding.

Hvis feedbackspændingen er lavere end referencespændingen, trækkes FET-porten lavere. Derved øges udgangsspændingen ved at lade mere strøm passere.

● Spændingsreference

Denne spænding forbliver fast uanset variationer i strømforsyning, temperatur, belastning eller tid. Som en af indgangene på differentialforstærkeren, chooser a spændingsreference er yderst nyttig for at få stabile outputværdier.

Her bruger vi en bandgap spændingsreference. Den har en spændingsværdi på omkring 1.25V.

● Udgangskondensator

For stabilitet af LDO-regulatorudgangen bruges kondensatoren. ESR-værdien af udgangskondensatoren påvirker i høj grad stabiliteten af denne enhed. Det påvirker også den transiente reaktion på ændringer i belastningsstrømmen.

Enhver kondensator af god kvalitet, der har minimum kapacitans og maksimale ESR-værdier, kan bruges.

6 hovedparametre for LDO-regulator

Nogle af de vigtige parametre for LDO-regulatoren er Dropout Voltage, Quiescent Current, Efficiency, Transient Response, Line Regulation og Load Regulation.

● Udfaldsspænding

Potentialeforskellen mellem indgangs- og udgangsspænding, under hvilken der ikke sker nogen regulering, er kendt som Udfaldsspænding af en regulator. For LDO-regulatoren er udfaldsspændingen meget lav, hvilket betyder, at den kan fungere på niveauer meget tæt på den påkrævede udgangsspænding.

Regulatorer med lavere udfaldsspændinger har højere effektivitet.

Introduktionen til udfaldsspændingen, som er vigtig for LDO

● Stillegående strøm

Stillestrøm er også kendt som jordstrøm. Det er forskellen mellem indgangsstrøm og udgangsstrøm.

For at maksimere strømeffektiviteten af kredsløbet skal der opretholdes en lavere hvilestrøm. Det er den strøm, der opsamles af enheden, når der ikke er tilsluttet nogen belastning eller en meget let belastning. Værdien af hvilestrømmen bestemmes af paselementerne, temperaturen osv...

● Effektivitet

Effektiviteten af LDO-regulatoren afhænger i høj grad af dens hvilestrøm, indgangsspænding og udgangsspænding. Effektiviteten af LDO beregnes som:

Effektivitet = (IoVo/([Io + Iq]Vi) * 100

Her er Io udgangsstrømmen, 'Iq' er hvilestrømmen, 'Vi' er indgangsspændingen og Vo er udgangsspændingen.

Faldet i udfaldsspænding og hvilestrøm øger regulatorens effektivitet. Dette reducerer også kredsløbets effekttab.

● Forbigående reaktion

maksimal udgangsspændingsvariation tilladt for den trinvise ændring af belastningsstrømmen er kendt som Transient Response.

Transient spændingsvariation beregnes som:

ΔV tr, max = (Io, max/Co+ Cb)Δt1 + ΔVESR

Hvor Δt1 = lukket sløjfebåndbredde af LDO-regulator, ΔVESR = spændingsvariation på grund af ESR af udgangskondensatoren. Co = output kondensator værdi, Cb = Bypass kondensator, normalt tilføjet til output kondensator, Io, max = Maksimal belastningsstrøm.

● Linjeregulering

Kredsløbets evne til at opretholde den specificerede udgangsspænding med varierende indgangsspænding er kendt som linjeregulering. Det bestemmes af forholdet mellem variation i udgangsspænding og variation i indgangsspænding.

Linjeregulering = ΔVo/ΔVi

Linjeregulering er en steady-state parameter. Derfor forsømmes alle frekvenskomponenter. Forøgelse af open-loop gain forbedrer linjereguleringen af kredsløbet.

● Belastningsregulering

Kredsløbets evne til at opretholde den specificerede udgangsspænding under varierende belastningsforhold er kendt som Load Regulation.

En stigning i open-loop gain forbedrer belastningsreguleringen af kredsløbet.

Belastningsregulering = ΔVo/ΔIoLike linjeregulering, belastningsregulering er også en steady-state parameter.

Hvad er anvendelserne af LDO-regulatorer?

LDO regulator har en mindre enhedsstørrelse. I modsætning til andre DC-DC regulatorer har LDO ikke koblingsstøj, da der ikke sker kobling. Den har et meget enkelt design. LDO regulator bruges i mobiltelefoner, batteridrevet udstyr, bærbare computere, notebook computere, diverse forbrugerelektronik, lineære strømforsyninger med høj effektivitet osv. Ud over at fungere som en regulator, bruges LDO også som et filter til at fjerne krusninger forårsaget i udgangsspændingen, når switchere bruges i kredsløbet.

Ofte stillede spørgsmål

1. Sp: Hvad er brugen af LDO-regulator?

A: LDO-regulator bruges til at opnå lavere udgangsspænding fra hovedstrømforsyningen eller batteriet. Udgangsspændingen er meget stabil, når ledningen og belastningen ændres, påvirkes ikke af ændringen i omgivelsestemperaturen og forbliver stabil over tid.

2. Sp: Hvordan fungerer en LDO?

A: LDO er en lineær regulator med et lille spændingsfald mellem input og output. Det kan fungere godt, selvom udgangsspændingen er meget tæt på indgangsspændingen. I modsætning til den lineære regulator kræver den et stort spændingsfald mellem input og output. Udgangen kan fungere normalt.

3. Sp: Hvad er forskellen mellem LDO og spændingsregulator?

A: Der er to typer lineære regulatorer: standard lineær regulator og low dropout lineær regulator (LDO). Forskellen mellem de to er margenen eller spændingsfaldet, der kræves for at passere gennem elementet og opretholde en stabil udgangsspænding.

4. Sp: Hvad er forskellen mellem LDO og DC-DC?

A: The DC / DC konverter regulerer strøm ved at åbne og lukke koblingselementer (FET'er osv.). På den anden side regulerer LDO-regulatoren strømforsyningen ved at styre FET-modstanden. DC / DC-konverteren er meget effektiv til at konvertere elektrisk energi gennem switching control.

Konklusion

På denne side ved vi, hvad en LDO er, de vigtige komponenter i LDO-regulatorkredsløbsdiagram, de væsentlige parametre for LDO-regulator og LDO-regulatorapplikationer. Hvis du tror, det er nyttigt for dig, så del det med dine venner! Følg os, så vil vi blive ved med at opdatere de seneste tekniske nyheder for dig.

Læs også

● Hvordan LTM8022 μModule Regulator giver et bedre design til strømforsyning?

● Ting du ikke bør gå glip af om Facebook Meta og Metaverse

● Hvordan LTC3035 LDO regulator balancerer lav udfaldsspænding og lille volumen?

● Hvordan LTM4641 μModule Regulator effektivt forhindrer overspænding?