LDO器件关键特性详解.docx
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LDO器件关键特性详解
LDO低压差线性稳压器件,常见的电源拓扑如下:
下面将会以TI的一款LDO芯片来介绍其主要参数:
资料来源于TI官网。
FEATURE==器件的特性〔厂商也要吹牛逼〕
1.Availablein1.8V,2.5V,3.3V,5V,andAdjustableVersions
可以获得的版本,也就是输出电压类型:
1.8v,2.5v,3.3v,5v以及输出可调节的版本。
2.Space-SavingSOT-223andWSONPackages
这个是描述的封装类型。
封装指的是体积大小,引脚尺寸;这个参数将会影响到PCB板上的面积以及散热性能。
3.CurrentLimitingandThermalProtection
有电流限制以及热保护功能;电流超过一定值或者温度过高,器件将会停止输出,直到电流小于判断阈值,温度小于判断阈值。
4.OutputCurrent800mA
输出电流可以到达800mA,但是正常工作电流要小于此值,不然功率损耗太大。
5.LineRegulation0.2%(Maximum)
线性调整率,输入电压在规定范围内的变化对输出电压造成的影响的大小〔也就是输出电压的变化率〕。
Φ=〔vout正常-vout1〕/vout正常
6.LoadRegulation0.4%(Maximum)
负载调整率,指的是负载变化时造成输出电压的变化。
Φ=〔vout正常-vout1〕/vout正常
7.TemperatureRange
LM1117:
0°Cto125°C
这个一般指的是器件的存储温度以及使用的温度,超过规定的温度值,芯片可能会损坏。
-------------------------------------------------以下也能见到--------------------------------------------------
8.OutputNoisefrom10Hzto10KHz:
0.003%ofVOUT
输出噪声,也就是纹波,为输出电压Vout*0.003%,表示的是幅度;10Hz-10KHz是频率。
9.OutputVoltageAccuracy:
±1%
输出电压精确度。
比方输出5V,那么变化范围是(5-5*1%)到〔5+5*1%〕。
10.MaximumQuiescentCurrent:
IQMAX=6mA
芯片没工作的情况下,就是输出电流为0时〔有输入电流时〕,器件本身消耗的电流,所有的东西不可能做到的绝对电阻无限大。
11.GROUNDCurrent
地电流,指的是器件正常工作时,输入电流与输出电流差值。
12.PSRRatIOUT=300mAandf=120Hz:
70dB
电源抑制比(PSRR)是输入电源变化量〔以伏为单位〕与转换器输出变化量〔以伏为单位〕的比值,常用分贝表示。
PSRR=20log[(Ripple(in)/Ripple(out))]
来自互联网:
LDO需要连接外部输入和输出电容器。
利用较低等效串联电阻(ESR)的大容量电容器一般可以全面改善电源PSRR、噪声以及瞬态响应。
陶瓷电容器通常是首选,因为它的价格低而且故障模式是断路,相比之下钽电容器比拟昂贵而且故障模式是短路而不被采用。
输出电容器的ESR会影响其稳定性,陶瓷电容器具有较低的ESR,大概为10mΩ量级。
采用陶瓷电容时,建议使用X5R和X7R电介质材料,这是因为它们具有较好的温度稳定性。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
APPLICATION==器件的应用场合
1.PostRegulatorforSwitchingDC–DCConverter
用于DCDC芯片转化器之后的稳压
2.HighEfficiencyLinearRegulators
高效的线性稳压器
3.BatteryChargers
电池充电器
4.PortableInstrumentation
便携式仪表
5.ActiveSCSITerminationRegulator
有源终端SCSI〔SmallComputerSystemInterface小型计算机系统接口〕稳压器
DESCRIPTION
TheLM1117isalowdropoutvoltageregulatorwithadropoutof1.2Vat800mAofloadcurrent.
LM1117是一款低压差稳压器,在800毫安的负载电流下具有1.2V的压差。
加横线的注意,就是说在输出电流为800mA时,输入与输出的压差为1.2V。
TheLM1117isavailableinanadjustableversion,whichcansettheoutputvoltagefrom1.25to13.8Vwithonlytwoexternalresistors.Inaddition,itisavailableinfivefixedvoltages,1.8V,2.5V,3.3V,and5V。
LM1117是一个输出可调整的LDO版本,通过外部的两个电阻就可以设置输出为1.25V到13.8V。
除此之外,还有固定输出版本可以使用。
TheLM1117offerscurrentlimitingandthermalshutdown.ItscircuitincludesaZenertrimmedbandgapreferencetoassureoutputvoltageaccuracytowithin
±1%.
LM1117提供限流和热关断功能。
其电路包括一个齐纳调整带隙基准,以确保输出电压精度在±1%以内。
Aminimumof10-µFtantalumcapacitorisrequiredattheoutputtoimprovethetransientresponseandstability。
输出端至少需要10μF的钽电容,以改善瞬态响应和稳定性。
就是滤波电容〔储能〕,一般的瓷质电容也行,性能太差当然不行。
图一为封装信息
图一
之前说过了,封装大小的不一致,决定了器件大小,进而决定了器件的有效散热面积,造成器件发热,便携式器件发热,在电子产品热设计标准中,对于器件的温升有严格的要求。
图二实际使用时的典型电路
图二
图中包含输出电压的计算公式VOUT=1.25(1+R2/R1)。
1.25V为反响端电压值。
一般而言,在其他芯片标注时,可能会遇到如下公式VOUT=1.25(1+R2/R1)+Iadj*R2,Iadj为反响引脚电流值,但是一般为uA级,所以加黑局部在一般应用时一般可以忽略不计。
PINCONGFIGURATIONANDFUNCTIONS
图三为芯片封装俯视图以及芯片引脚对应关系
图三
笔者是借用TI芯片的图来表述对应的含义,如果出现引脚与实物不符合的情况,均与笔者无关。
以上描述的是引脚功能
ADJ/GND表述的是在可调输出版本时,为调整端;在固定输出版本时,为接地端。
Vin为芯片的电源输入引脚。
Vout为芯片的稳压电源输出引脚。
ABSOLUTEMAXIMUMRATINGS
绝对参数
最小最大
单位
最大输入电压〔Vin和GND〕
万用表正表笔接输入,负表笔接GND测量;
20
V
功率损耗
内部限制
结温〔器件内部工作最大温度〕
150
摄氏度
焊接温度
TO-220(T)Package,10s
260
摄氏度
SOT-223(MP)Package,4s
260
存储温度
-65150
摄氏度
StressesbeyondthoselistedunderAbsoluteMaximumRatingsmaycausepermanentdamagetothedevice.Thesearestressratingsonly,whichdonotimplyfunctionaloperationofthedeviceattheseoranyotherconditionsbeyondthoseindicatedunderRecommendedOperatingConditions.Exposuretoabsolute-maximum-ratedconditionsforextendedperiodsmayaffectdevicereliability
强调超出绝对最大额定值列出的可能会导致设备永久性损坏。
这些是压力评级只有在这些或任何其他超出建议的条件下的条件下,不暗示器件的功能操作运行条件。
暴露在绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
----也就是免责声明。
ThemaximumpowerdissipationisafunctionofTJ(max),RθJA,andTA.ThemaximumallowablepowerdissipationatanyambienttemperatureisPD=(TJ(max)–TA)/RθJA.AllnumbersapplyforpackagessoldereddirectlyintoaPCB.
上面为功耗的计算方式。
ESDRATINGS
防静电
人体放电模式,防静电正负2000V。
静电是幅值很大,电流很小。
人体模式以及静电波形具体可以参考XX百科,静电说复杂也复杂,说简单也简单,还是自己去了解吧。
RECOMMONENDEDOPERATINGCONDITIONS
MINMAX
输入电压
15
摄氏度
结温
LM1117
0125
摄氏度
LM1117I
-40125
ThemaximumpowerdissipationisafunctionofTJ(max),RθJA,andTA.ThemaximumallowablepowerdissipationatanyambienttemperatureisPD=(TJ(max)–TA)/RθJA.AllnumbersapplyforpackagessoldereddirectlyintoaPCB.
上面为功耗的计算方式。
每个厂商的描述不一致,测试条件也不一致。
THERMALINFORMATION
与热有关的参数---一般描述的热阻,热阻就像电阻一样,电阻阻碍电流传输;热阻阻碍热量的传递、散发,越小越好。
热指标
LM1117、LM1117I
单位
SOT223
TO-220
TO-252
WSON
TO-263
4引脚
3引脚
3引脚
8引脚
3引脚
RθJA结到环境热阻
℃/W
RθJC(top)结到外壳〔上〕热阻
℃/W
RθJB结到板上热阻
℃/W
ψJT结到顶部特征参数
℃/W
ψJB结到板上特征参数
℃/W
RθJC(bot)结到外壳〔下〕热阻
----
℃/W
Formoreinformationabouttraditionalandnewthermalmetrics,seetheSemiconductorandICPackageThermalMetricsapplicationreport,SPRA953.
有关传统和新型散热指标的更多信息,请参阅“半导体和IC封装散热量度〞应用报告SPRA953。
TI的测量方法以及相关说明,SPRA953可以在某度上找到。
LM1117ELECTRICALCHARACTERISTICS
电性能参数说明
unlessotherwisespecified,TJ=25°C.
除非其他的申明,结温一般为25℃。
〔1〕Alllimitsareensuredbytestingorstatisticalanalysis.
(2)TypicalValuesrepresentthemostlikelyparametricnormal.
(3)Loadandlineregulationaremeasuredatconstantjunctionroomtemperature.
〔1〕所有限制都通过测试或统计分析来确保。
〔2〕典型值代表最可能的参数正常值。
〔3〕负载和线路调节在恒定的室温下测量。
笔者说:
上面表示对于测试环境的描述、可能的参数值〔与实际有出入〕、代表他们的测试结果。
参数
测试环境
小典型大
单位
VREF参考电压
LM1117-ADJ输出电流10mA
V
〔对于可调输出芯片,参考电压为ADJ引脚的电压〕
输入电压减去输出电压为2V
结温在25摄氏度时
LM1117-ADJ
结温25℃
超范围
0°Cto125°C
小于0或大于125
VOUT输出电压
〔输出端电压值〕
输出电流为10mA
输入电压为3.8V,结温25摄氏度时
V
结温25℃
超过结温范围0到125℃
小于0或大于125
△VOUT输出电压变化率
线性调整率
LM1117-ADJ输出电流为10mA
结温25℃
0.035%
V
超过结温范围0到125℃
小于0或大于125
0.2%
△VOUT输出电压变化率
负载调整率
LM1117-ADJ输出电流在10mA到800mA变化时
输入减去输出电压为3V
结温25℃
0.2%
V
超过结温范围0到125℃
小于0或大于125
0.4%
以上数据表来源于TI数据手册翻译,对于其中局部做了说明,当您发现错误时,请指出。
谢谢。
LM1117ELECTRICALCHARACTERISTICS
继续电性能参数
除非有说明,否那么结温为25摄氏度下。
(4)Thedropoutvoltageistheinput/outputdifferentialatwhichthecircuitceasestoregulateagainstfurtherreductionininputvoltage.Itismeasuredwhentheoutputvoltagehasdropped100mVfromthenominalvalueobtainedatV
IN=VOUT+1.5V.
(5)Theminimumoutputcurrentrequiredtomaintainregulation.
〔4〕压差电压是输入/输出差分,电路停止调节以防止输入电压的进一步降低。
当输出电压从VIN=VOUT+1.5V时获得的额定值下降100mV时测量。
〔5〕维持调节所需的最小输出电流。
参数
测试环境
小典型大
单位
VIN减去VOUT
输入电压减去输出电压为压差
输出电流为100mA时
结温25摄氏度
V
超过规定范围
输出电流为500mA时
结温25摄氏度
V
超过规定范围
输出电流为800mA时
结温25摄氏度
V
超过规定范围
电流限制
输入电流减去输出电流为5V时,结温为25摄氏度时
80012001500
mA
最小负载电流
可正常输出电压时的电流
LM1117-ADJ输入电压
为15V时
结温25摄氏度
mA
超过规定范围
5
静态电流
输入电压小于等于15V
结温25摄氏度
5
mA
超过规定范围
10
热管理
这一局部还未理解
纹波管理
纹波频率120Hz,输入减输出
电压为3V,纹波幅度为1VPP
结温25摄氏度
75
dB
超过规定范围
60
调整脚电流
结温25摄氏度
60
超过规定范围
120
输出脚电流变化
结温25摄氏度
uA
超过规定范围
5
温度精确度
0.5%
长时间工作稳定性
结温125摄氏度。
1000小时
0.3%
平均输出噪声
10KHz到10KHz
0.003%*Vout
以上来自于TI数据手册翻译,外加菜鸟〔本人〕的理解,只供参考,如因此产生问题,与本人无关。
TYPICALCHARACTERISTICS
典型特征
图一表示在不同的结温下,输入减去输出的电压值与输出电流之间的关系。
图二表示在不同的结温下,输出短路电流和输入减去输出电压的关系。
图三表示,输出〔负载〕电流为800mA时,不同结温下的负载调整率。
图四表示:
纹波抑制与频率的关系〔输入出现电压波动,输出调整能力〕。
笔者愚笨,还需要接着学习。
图五表示,输出输入电容一定,纹波频率一定,纹波抑制与输出电流之间的关系。
图六表示,温度精确性。
温度不同时,输出电压的波动变化。
图七温度和调整引脚电流之间的关系。
图八是负载电流变化时,输出电压的瞬态反响速度。
负载瞬态响应显示了电路在负载电流瞬变时,输出电压维持在特定范围内的能力,维持输出电压稳定来确保电路的正常工作。
过快的响应会使输出电压发生damping,而太慢的响应会延长电压恢复正常水平的时间。
好了,一般的LDO数据手册表格局部到这就结束了,下来会讲述典型应用电路以及计算等:
接下来这局部大家按照要求都可以来绘制原理图,当然说道输入输出计算,涉及到的参数太多,笔者也是在工作中来写这个,没时间,也不精通计算。
对于前面描述的局部,如果你是学生,可以多多学习,对于不会的就自己查找;
对于工作人员可以看看一笑了之,确实没什么技术含量,仅供大家方便学习。
局部来自互联网,谢谢。
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