介紹低壓差穩(wěn)壓器的基本結(jié)構(gòu)和使用技巧

作者：時間：2012-11-25 來源：網(wǎng)絡(luò)

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路可能需要ESR集中在某個窗口范圍內(nèi)以確保LDO工作在對于所有輸出電流都穩(wěn)定的區(qū)域（見圖5）。

圖5. 穩(wěn)定性隨輸出電流IOUT和負載電容的ESR變化

　　雖然原則上選擇具有合適ESR的合適電容器（要求頻率響應(yīng)曲線在穿過0 dB之前下降得足夠快，并且在達到相關(guān)極點P2之前向低于0 dB增益方向減小得足夠滿）非常困難。實際考慮還會增加更多的困難：ESR隨著產(chǎn)品型號變化；大批量生產(chǎn)使用的最小電容值需要進行基準測試，包括最小環(huán)境溫度和最大負載的極端條件。電容器類型的選擇也很重要。最合適的電容器是鉭電解電容器，盡管具有大容量的鉭電解電容器尺寸很大。鋁電解電容器的尺寸很小，但其ESR在低溫時會變差，并且在－30°C以下無法正常工作。多層陶瓷電容器類型無法為普通的LDO提供足夠的電容（但是它們適合于anyCAP系列LDO設(shè)計，請閱讀下面的內(nèi)容）。

　　ADI公司的anyCAP系列LDO

　　目前實現(xiàn)LDO相當(dāng)容易，因為采用ADI公司的anyCAP LDO體系結(jié)構(gòu)可提高與穩(wěn)壓器相關(guān)的直流（DC）和交流（AC）性能。顧名思義，anyCAP LDO穩(wěn)壓器體現(xiàn)了它對于電容器的尺寸及其ESR都要求不高，從而允許使用種類盡可能多的輸出電容器。雖然這種體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展并且在市場上提供越來越多的穩(wěn)壓器，但是了解這種體系結(jié)構(gòu)如何簡化穩(wěn)定性問題（見圖6）可能會對您有所裨益。

圖6. anyCAP LDO的簡化原理圖

　　anyCAP系列LDO，包括100 mA低靜態(tài)電流ADP33701和200 mA低靜態(tài)電流ADP33312，使用低達0.47 ?F輸出電容可以保持穩(wěn)定，從而允許使用任何類型的優(yōu)質(zhì)電容器（包括小尺寸多層陶瓷電容器）。ESR根本不是問題。

　　圖6所示的原理圖示出了一個環(huán)路如何提供穩(wěn)壓和基準電壓功能。用外部R1-R2分壓電阻檢測輸出電壓，然后輸出電壓通過二極管D1和R3-R4分壓電阻反饋回高增益放大器的輸入。當(dāng)達到平衡時，放大器產(chǎn)生一個很大的、可重復(fù)的、容易控制的偏移電壓，該電壓是與絕對溫度成比例（PTAT）的。PTAT電壓與熱敏二極管電壓降相結(jié)合一起構(gòu)成隱含的基準電壓，該基準電壓是不受溫度影響的虛擬帶隙式電壓。

　　此放大器的輸出連接到一個同相驅(qū)動器以控制調(diào)整管，利用米勒極點分離的補償方法降低對負載電容器的電容值、電容器類型和ESR的要求。極點分離方法的另外一個優(yōu)點是具有優(yōu)異的電源噪聲抑制和很高的穩(wěn)壓器增益，從而可提供非常高的精度和優(yōu)異的輸入電源調(diào)整率和負載調(diào)整率。

　　問: 您可以介紹一下ADI公司的LDO系列產(chǎn)品嗎？

　　答: 當(dāng)然，選擇LDO要根據(jù)電源電壓范圍、負載電壓和所需的最大壓差。不同器件的主要差別集中在功耗、效率、價格、容易使用以及各種技術(shù)指標和提供的封裝形式。

　　ADI公司幾年來一直為市場提供流行的ADP33xx anyCAP系列LDO。它們采用BiCMOS工藝和PNP調(diào)整管，因此具有很好的穩(wěn)壓性能和上述許多優(yōu)點，但其價格發(fā)展趨勢比CMOS器件有些貴。

　　一些新設(shè)計，例如ADP17xx系列，完全基于CMOS工藝制造并且使用PMOS調(diào)整管，因而允許以低成本生產(chǎn)LDO，但其犧牲了線性穩(wěn)壓器的性能。該系列穩(wěn)壓器可以適應(yīng)多種輸出電容，但它們?nèi)匀恍枰辽? μF的電容和≤500 mΩ的ESR。例如，150 mA的ADP1710和ADP1711使用1μF很小的陶瓷輸出電容器就可以適應(yīng)穩(wěn)定地工作，從而具有優(yōu)良的瞬態(tài)性能同時占用最小的印制電路板（PCB）面積；300 mA的ADP1712，ADP1713和ADP1714可使用≥2.2 μF的電容器。

　　以上兩個系列穩(wěn)壓器都具有在0.75 V～3.3 V范圍內(nèi)16個固定輸出電壓選擇和在0.8 V～5 V范圍內(nèi)可調(diào)輸出電壓選擇。隨輸電線電壓、負載和溫度變化輸出電壓精度優(yōu)于±2％。ADP1711和ADP1713固定輸出電壓穩(wěn)壓器允許外部連接一個基準電壓旁路電容器，以減小輸出電壓噪聲并且提高電源抑制比。ADP1714具有跟蹤功能，它允許輸出電壓跟隨一個外部電壓或基準電壓。ADP1710和ADP1711在額定負載下的壓差是150 mV；ADP1712，ADP1713和ADP1714則為170 mV。它們的電源抑制（PSR）很高（1 kHz時為69 dB和72 dB），并且功耗很低（負載電流為100 μA時其接地電流為40 μA和75 μA）。

　　圖7示出了ADP1710在輸入電容C_IN=1 μF和輸出電容C_OUT=1μF以及ADP1711在C_IN=22μF和C_OUT=22 μF幾乎滿負載條件下的典型瞬態(tài)響應(yīng)比較。