EDA365电子论坛网
标题:
关于电源芯片的选择方法
[打印本页]
作者:
Zjianeng
时间:
2021-4-26 13:21
标题:
关于电源芯片的选择方法
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 N- p/ f: `0 t9 ~6 W2 ]6 f3 H
# n/ C' C" V- V4 O
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
: n3 q. D) A- \" Y; D1 z. L
3 y9 i# Y4 z1 T. V0 r
输出电压精度：器件输出电压的误差范围
+ I5 P* ?3 {% e& ]+ M0 k0 Z
- b2 D$ K, A* e6 c7 w: \
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。
5 a1 K6 X2 z% `& c- K) x, y
9 P2 P' v! B0 K6 ]7 V. l3 g7 c1 d
电源芯片选择DC/DC还是LDO?
8 _) g6 F4 ~- u3 H& B% j
( u2 z6 j) X7 j* l: b
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：
2 Z! N0 x8 m$ P; T
, r3 M/ g' l3 B! R& [
DC/DC：效率高，噪声大;
% U9 @+ z4 C; i1 \
! v& k- A4 E9 `8 ~" C
LDO：噪声低，静态电流小;
! ~0 z+ d4 y" a6 _: e
7 Y: P- P h$ Y% P+ t; `
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;
" z. i" T" G. ?5 i" j7 }6 b( p0 p
, m! e1 i/ U' ^$ t% g* P' U
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。
$ }( P7 M1 ~2 }0 R0 O
" }2 q9 S; \1 B, P
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。
" m" _) o9 M5 j* Z
5 O) G1 d/ w- g
2 a: w: M9 ], N/ R1 d, G5 A
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。
% t6 `$ O& P2 Z$ U
) |" l) T* W3 ?& ]
LDO线性降压芯片如：2596，L78系列等。
T c1 R6 m( T% v/ q/ t0 D
$ g& Q# n# }/ z+ R( o3 D$ s
DC/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。
: H' P" w8 h4 F; I& ]* g6 O
g+ _) J7 R% |" _ P
DC/DC降压芯片如：TPS5430/31，TPS75003，MAX1599/61，TPS61040/41
% y: c2 y2 ~! ^1 K2 }
- v) Y& F+ v, L v1 J3 \: q! r( l
关于LDO电源
7 R% p' X9 f3 a! m# @8 \
3 i% q' S- m$ T9 K" p/ E6 n
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。
7 N2 J# u/ L: v8 m) ?! p! S
( e. ^1 C" m. y' r M/ A H
什么是 LDO(低压降)稳压器?
/ u. k: s) a0 o
) i# U% [* h8 g
LDO 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。
7 V! m# @) B1 j9 {; Z
1 [- \' O3 d1 k y& a
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。
" A& ?# t) ?4 J( L4 J, z: R
( R h6 O+ A/ s7 w
LDO VS DCDC
& H9 d( I+ o. e. H6 F, j x( {0 E
9 v: |# j, \: m& g; S. _
DCDC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。
% e9 d: t; X$ l9 n+ `
% ~$ ]" ]- a5 f+ X% a
LDO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。
" J* j+ V8 [) G5 N
8 H% Q. b* c5 ~" n+ t
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。
. d$ q1 F- P0 V* R9 i
5 s1 u5 x2 B2 O& D* y
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。
* a& c5 e8 h) P# g7 t2 i
+ Z& L# h$ T# R& {+ W
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。
7 U: u7 U. f" F
: o2 v6 M9 }# L- X+ D
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。
1 K1 b E3 H' w( {
+ W0 p* R p# S- h" i8 ~/ v6 I
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。
k$ B- m H- n, x0 Q
5 P5 a$ S! u; r; 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。
# ^* t" D, `$ O8 ?0 R1 F7 W
4 F8 d: a; r6 f, T. b& @
DC-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。
6 |8 v4 e! w: G! e& w' P
& E9 T# E+ q# Z2 V- H1 O1 b w
LDO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。
. ~2 @- r: P& R8 l7 N+ [
2 a' g3 t) b( G
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)。
5 Q# X8 @* B0 K- s* d+ H! |/ N6 r
. U) W3 ?. y& z0 x! U
LDO的选择
) H7 ]6 P! Q8 Z! d, f
+ j/ ] B3 b9 R: I8 u2 ^9 u
当所设计的电路对分路电源有以下要求：
8 v8 s% u1 d& P- ~7 o
6 ~& \: O" f) O( u7 u8 }# c
1、高的噪音和纹波抑制;
8 S3 s" |# ^+ R0 k7 K' J
1 E& W" F! J0 u: b8 S' o: }- P
2、占用PCB板面积小，如手机等手持电子产品;
1 \0 v. p- I+ G0 g8 {
8 }2 _+ C" u/ _' a3 _, D
3、电路电源不允许使用电感器，如手机;
1 h/ G; t8 O: k: ?1 v8 n7 f
1 }5 B0 v0 C7 C! f( H( {* j8 N) x2 Z
4、电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;
9 {7 M) D/ \8 h4 u
& w) U9 o3 j9 \$ F- z6 _
5、要求稳压器低压降，自身功耗低;
8 s, {7 g$ Y; H5 I9 B# ]' d7 y
J8 i2 o" g5 O8 C; b
6、要求线路成本低和方案简单;
" x# h7 `) f2 Y9 q: ^) R6 E
* D/ R3 f8 k5 | b7 X! d- m- ?
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。
* L( m3 X8 s {( a
9 o0 p/ x: g4 E! U( C
作者:
Memory00
时间:
2021-4-26 13:38
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;
6 }4 Z$ S6 {, O
作者:
jane@2013
时间:
2021-4-26 13:55
学学分享，学习学习
作者:
plug
时间:
2021-4-26 19:15
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。
欢迎光临 EDA365电子论坛网 (https://bbs.eda365.com/)
Powered by Discuz! X3.2