LDO 是空間有限應(yīng)用的熱門選擇,支持健身腕帶、智能手表以及其它可穿戴設(shè)備等便攜式應(yīng)用。然而,即使是機(jī)頂盒與路由器等線路供電的應(yīng)用,空間也不是無限的,在可能的情況下也需要優(yōu)化。工程師經(jīng)常會因芯片尺寸小而選擇 LDO。
但這是唯一的考慮因素嗎?這肯定是最重要的因素之一。我們還需要權(quán)衡一些其它的因素,例如功耗、噪聲特點(diǎn)與精確性等,但芯片首先要能放入應(yīng)用,才有成為可行的解決方案。
IC 的物理尺寸能說明些問題,但絕對不夠全面。與任何其它 IC 一樣,也需要考慮外部組件。LDO 的外部組件包括電阻器網(wǎng)絡(luò)、輸入電容器與輸出電容器。
我們首先來討論電阻器網(wǎng)絡(luò)。固定 LDO 將電阻分壓器內(nèi)部化,與可調(diào) LDO 相比,可提供三大主要優(yōu)勢:
空間。固定 LDO 無需在電路板上布置或連接電阻器。這可能聽起來很微不足道,但即使是 0402 電阻器(1.0 毫米 x 0.5 毫米),也會占據(jù)寶貴的基板空間。
成本。盡管電阻器比硅芯片便宜,但它們也需要成本。我們也必須要考慮布置的成本問題。減少組件數(shù)量可節(jié)省資金,特別是在準(zhǔn)備將應(yīng)用投入量產(chǎn)時。
準(zhǔn)確性。作為電阻器內(nèi)部化的一部分,制造時可確保它們能夠針對特定容差進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此,如果產(chǎn)品說明書上指定整個溫度的誤差精度為 1%(例如 TPS7A3725 的情況),那這就是有望獲得的容差。對于可調(diào) LDO 來說,事情并非如此。相反,我們必須考慮參考電壓的準(zhǔn)確度和外部電阻器的容差。德州儀器 (TI) 針對這一問題提供了極好的應(yīng)用手冊,您可在這里查看。
如果您想要生成 1.8V、3.3V、2.5V 或 5V 等通用電壓軌,固定 LDO 就是很好的選項(xiàng)(但如果您需要 3.75V 等奇數(shù)電壓,固定版本可能就不適用)。在可能的情況下,明顯應(yīng)該使用固定選項(xiàng)。
輸入電容器有點(diǎn)棘手。輸入電容器可幫助改善線路瞬態(tài),減小上游噪聲,有助于穩(wěn)定輸入電軌(如果存在寄生現(xiàn)象),或者過濾來自 LDO 的上游電感。但在給定應(yīng)用中,這些考慮可能適用也可能不適用。能夠識別不需要考慮這些問題的情況,就有機(jī)會取消附加無源組件。
便攜式應(yīng)用就是很好的設(shè)備實(shí)例,它有可能避免使用輸入電容器。例如,一個 LDO 使用電池為輸入電軌供電,電池與 LDO 之間的電感很低。電池可提供非常穩(wěn)定的輸入源和最小的輸入電感。這就意味著 LDO 輸出承受的任何負(fù)載瞬態(tài)都不會產(chǎn)生較大的輸入電壓偏差。與固定 LDO 的優(yōu)勢一樣,取消輸入電容器也能節(jié)省空間與成本。但必須進(jìn)行嚴(yán)格審查,確保輸入電容器對于應(yīng)用功能來說是不必要的。
要考慮的最后一個、或許也是最令人關(guān)注的外部組件是輸出電容器。它通常一直都很重要,因?yàn)椋核蓭椭种萍y波,緩解負(fù)載瞬態(tài),當(dāng)然還可確保輸出電壓穩(wěn)定性。更好的紋波抑制和改善的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是具有輸出電容器的優(yōu)勢。然而在傳統(tǒng)上,輸出電容器對實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性而言一直都至關(guān)重要。如果沒有它,您可能會得到一個更接近振蕩器的東西,而不是 LDO。
當(dāng)然,這種情況也會隨技術(shù)發(fā)生改變。TI 現(xiàn)在提供的 LDO 無需輸出電容器,也能提供穩(wěn)定的輸出。TLV713 和 TLV716 就是很好的實(shí)例。無論有沒有輸出電容器,它們都能正常工作。
以 TLV71333P 為例:該 IC 采用 1x1 毫米 QFN 封裝,不需要外部電阻器,因?yàn)樗枪潭妷?LDO。請核實(shí)。如果用于不需要考慮噪聲或線路瞬態(tài)的便攜式設(shè)備,我們可以不使用輸入電容器。請核實(shí)。它是一款無需輸出電容器也能工作的 LDO。當(dāng)然,我們的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和 PSRR 會通過輸出電容器改善,但對于我們的應(yīng)用而言這些可能都不必要。因此,我們可采用該 IC 進(jìn)行設(shè)計,無需輸出電容器。請核實(shí)。
我們在此提供 1x1 毫米的總體解決方案尺寸,要形象了解空間節(jié)省情況,請查看圖 2。盡管附加組件可能在尺寸上非常不起眼,但焊盤模型和走線會很快耗盡空間。
結(jié)語
可能存在芯片尺寸小于 1x1 毫米的其它 LDO,但是不可能找到能提供 150mA 電流、具有更小總體解決方案尺寸的 LDO。而且它不僅尺寸更小,同樣也是成本更低的解決方案。
電源可能是最后考慮的問題,但不一定是麻煩的事情。無電容器的 LDO 可在占用最少空間的同時,滿足電源需求。當(dāng)然,必須進(jìn)行研究核實(shí),以確保無電容器 LDO 適合您的應(yīng)用。如果有負(fù)載瞬態(tài)或過多的紋波,添加一個輸出電容器可能會很有意義。無論如何,這些LDO 可在優(yōu)化電源時為您提供另一種備用選項(xiàng)。
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