在系統(tǒng)中成功運(yùn)用低壓差穩(wěn)壓器研究

數(shù)字負(fù)載的重要特征有線(xiàn)路調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，以及瞬態(tài)下沖和過(guò)沖。在給低電壓的微處理器內(nèi)核供電時(shí)，精確的輸出控制總是非常重要，沒(méi)有足夠的調(diào)整率將致使內(nèi)核閉鎖。數(shù)據(jù)手冊(cè)中并不總是提供上述參數(shù)，瞬態(tài)響應(yīng)圖形也許表現(xiàn)出對(duì)瞬態(tài)信號(hào)不錯(cuò)的上升和下降響應(yīng)速度。線(xiàn)路和負(fù)載調(diào)整率有兩種方式表述：一種是輸出電壓隨負(fù)載變化的偏離百分比，實(shí)際的V/I值，或者在規(guī)定負(fù)載電流條件下同時(shí)用兩者表示。

為了節(jié)省功耗，數(shù)字LDO需要具有較低的Iq以延長(zhǎng)電池壽命。便攜系統(tǒng)有很長(zhǎng)時(shí)間軟件處于空閑狀態(tài)，這段時(shí)間系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)。在不活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入睡眠狀態(tài)——要求LDO關(guān)閉，消耗電流不到1 ?A。當(dāng)LDO處于睡眠模式時(shí)，所有電路（包括帶隙參考）都將被關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)回到活動(dòng)模式時(shí)，要求快速啟動(dòng) ——在此期間數(shù)字供電電壓必須不產(chǎn)生過(guò)高的過(guò)沖。過(guò)高的過(guò)沖將導(dǎo)致系統(tǒng)閉鎖，有時(shí)需要拔出電池或按下主復(fù)位按鈕才能解決問(wèn)題，并重啟系統(tǒng)。

LDO用于模擬和射頻負(fù)載: 像ADP121和ADP130具有的低噪聲和高電源抑制（PSR）性能對(duì)模擬環(huán)境中使用的LDO來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)槟M器件比數(shù)字器件對(duì)噪聲更敏感。模擬LDO需求的主要來(lái)自無(wú)線(xiàn)接口要求——不損傷接收器或發(fā)送器，并在音頻系統(tǒng)中不產(chǎn)生爆破音或嗡嗡聲。無(wú)線(xiàn)連接非常容易受噪聲的影響，如果噪聲干擾到信號(hào)，接收器的效果將大打折扣。在考慮模擬線(xiàn)性穩(wěn)壓器時(shí)，器件要能抑制來(lái)自上游電源和下游負(fù)載的噪聲，而且自身不增加噪聲，這一點(diǎn)很重要。

模擬穩(wěn)壓器噪聲的測(cè)量值用電壓有效值（rms）和PSR表示，后者代表了抑制上游噪聲的能力。增加額外的濾波器或旁路電容可以減小噪聲，但增加了成本和體積。仔細(xì)和靈活的LDO內(nèi)部設(shè)計(jì)也有助于噪聲降低和電源噪聲抑制。在選擇LDO時(shí)，對(duì)涉及每個(gè)系統(tǒng)所需的總體性能的產(chǎn)品細(xì)節(jié)進(jìn)行檢查很重要。

關(guān)鍵的LDO指標(biāo)和定義

備注：制造商數(shù)據(jù)手冊(cè)首頁(yè)一般是一些摘要信息，通常突出了一些吸引人的器件特性。關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)常強(qiáng)調(diào)典型的性能特征，但只有查閱了文檔中的完整指標(biāo)和其它數(shù)據(jù)后才能得到更完整的理解。另外，由于制造商提供指標(biāo)的方式幾乎沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可言，因此電源設(shè)計(jì)師需要理解用來(lái)獲得電氣指標(biāo)表格中列出的關(guān)鍵參數(shù)的定義和方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)該密切關(guān)注關(guān)鍵參數(shù)，如環(huán)境和結(jié)點(diǎn)溫度范圍、圖形信息中的X-Y刻度值 、負(fù)載、瞬態(tài)信號(hào)的上升和下降時(shí)間以及帶寬。下面討論與ADI公司LDO的表征和應(yīng)用有關(guān)的一些重要參數(shù)。輸入電壓范圍：LDO的輸入電壓范圍決定了最低的可用輸入電源電壓。指標(biāo)可能提供寬的輸入電壓范圍，但最低輸入電壓必須超過(guò)壓降加上想要的輸出電壓值。例如，150mV的壓降對(duì)于穩(wěn)定的2.8V輸出來(lái)說(shuō)意味著輸入電壓必須大于2.95V。如果輸入電壓低于2.95V，輸出電壓將低于2.8V。

接地（靜態(tài)）電流：靜態(tài)電流Iq就是輸入電流IIN和負(fù)載電流IOUT之間的差值，在規(guī)定的負(fù)載電流條件下測(cè)量。對(duì)于固定電壓穩(wěn)壓器，Iq等于接地電流Ig。對(duì)于可調(diào)穩(wěn)壓器，如ADP171，靜態(tài)電流等于接地電流減去來(lái)自外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中的電流。

關(guān)斷電流：這是指設(shè)備禁用時(shí)LDO消耗的輸入電流，對(duì)便攜LDO來(lái)說(shuō)通常低于1.0 uA。這個(gè)指標(biāo)對(duì)于便攜設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)待機(jī)期間的電池壽命來(lái)說(shuō)很重要。

輸出電壓精度：ADI公司的LDO具有很高的輸出電壓精度，在工廠(chǎng)制造時(shí)就被精確調(diào)整到±1%之內(nèi)（25℃）。輸出電壓精度在工作溫度、輸入電壓和負(fù)載電流范圍條件下加以規(guī)定。誤差規(guī)定為±x%最差情況。

線(xiàn)路調(diào)整率：線(xiàn)路調(diào)整率是指輸出電壓隨輸入電壓變化而發(fā)生的變化率。為了避免由于芯片溫度變化引起的誤差，線(xiàn)路調(diào)整率的測(cè)量通常在低功耗狀態(tài)或使用脈沖技術(shù)進(jìn)行。

動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整率：只要負(fù)載電流緩慢變化，大多數(shù)LDO都能輕松地保持輸出電壓接近恒定不變。然而，當(dāng)負(fù)載電流快速改變時(shí)，輸出電壓也將發(fā)生改變。當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)輸出電壓會(huì)改變多少就決定了負(fù)載瞬態(tài)性能。

壓差：壓差指保持電壓穩(wěn)定所需的輸入電壓和輸出電壓之間的最小差值。也就是說(shuō)，LDO能夠在輸入電壓降低時(shí)保持輸出負(fù)載電壓不變，直到輸入電壓接近輸出電壓加上壓差，在這個(gè)點(diǎn)輸出電壓將“失去”穩(wěn)定。壓差應(yīng)盡可能小，以使功耗最小，效率最高。當(dāng)輸出電壓降低到低于標(biāo)稱(chēng)值 100mV的電壓時(shí)，通常被認(rèn)為達(dá)到了這個(gè)壓差。負(fù)載電流和結(jié)點(diǎn)溫度會(huì)影響這個(gè)壓差。最大壓差值應(yīng)在整個(gè)工作溫度范圍和負(fù)載電流條件下加以規(guī)定。

啟動(dòng)時(shí)間：?jiǎn)?dòng)時(shí)間被定義為使能信號(hào)的上升沿到VOUT接近其標(biāo)稱(chēng)值的90%時(shí)的時(shí)間。這個(gè)測(cè)試通常是接上VIN、使能引腳從斷開(kāi)到接通的觸發(fā)條件下進(jìn)行測(cè)量。備注：在使能引腳連接VIN的某些情況下，啟動(dòng)時(shí)間可能會(huì)大幅增加，因?yàn)閹秴⒖夹枰欢ǖ姆€(wěn)定時(shí)間。在穩(wěn)壓器需要頻繁關(guān)閉和啟動(dòng)以節(jié)省功耗的便攜系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器的啟動(dòng)時(shí)間是一個(gè)重要的考慮因素。

限流閾值：限流閾值被定義為輸出電壓下降到給定典型值的90%時(shí)的負(fù)載電流。例如，3V輸出電壓的限流閾值被定義為造成輸出電壓下降到3.0V的90%或2.7V時(shí)的負(fù)載電流。

工作溫度范圍：工作溫度范圍可以由環(huán)境溫度和結(jié)點(diǎn)溫度加以規(guī)定。由于LDO會(huì)發(fā)熱，因此IC的工作溫度總是超過(guò)環(huán)境溫度，比環(huán)境溫度高出多少取決于工作狀態(tài)和PCB熱設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)手冊(cè)上規(guī)定有最大結(jié)點(diǎn)溫度（TJ），因?yàn)樵谧畲蠼Y(jié)點(diǎn)溫度之上工作過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)影響器件的可靠性——統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱(chēng)為平均故障時(shí)間（MTTF）。

熱關(guān)斷（TSD）：大多數(shù)LDO具有自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)裝置，用于防止IC發(fā)生熱失控。當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度