原创电源之LDO-8.LDO选型与计算

 2023-7-24 23:01  635 7 7 分类: 模拟

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个人公众号：硬件之路学习笔记

主要内容包括：

LDO在实际应用中应该如何选取？输入输出电容如何选取?热性能如何估算？负载应该多大？

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一、明确需求并选型

1. 输出电压

根据电路需求明确LDO的输出电压大小，如果后级电路容纳电压范围较大，应当尽量选择常见电压，如3.3V、2.5V等。因为这样的电压等级可以选择固定输出电压的LDO，输出电压更加准确且不需要外部反馈电阻。

2. 输出电流

根据后级电路需求明确LDO的输出电流能力，并在预估的最大电流基础上留有一定裕度，例如需求600mA，可以选择800mA最好是1A输出能力的LDO，这样对提高LDO的热性能以及噪声抑制能力有利。

3. 异常保护能力

根据项目情况确定是否需要多大的过流保护能力，防止短路时烧坏后级电路；同时还有热关断等能力也是需要考虑的项。

4. 精度

根据后级电路需求明确LDO的精度，包括整个工作温度范围与整个负载范围内的精度。

5. 外置使能

根据项目情况确定是否需要使能控制LDO工作与否。

6. 软起动

根据项目情况确定是否需要软起动功能的LDO。

7. 压降

根据前后电路确定LDO的压降大小，并根据LDO数据手册的相关信息选型。

我们假设我们需要一款负载能力大于800mA，输入电压5V，输出电压4V的LDO，电压精度不小于3%；拥有使能开关引脚，由3.3V单片机高低电平控制；拥有软起动功能；其工作温度环境为50℃；有输出异常指示引脚。

筛选后的型号为：TI的TPS7A91，其精度在整个温度范围与负载范围内为1%，输入电压范围1.4~6.5V，输出电压范围为0.8~5.2V；下面我们对其性能进行具体分析并绘制其外围电路。

二、外围电路与参数计算

1. 热性能-参考：LDO的热性能

已知压降为5V-4V=1V；负载电流最大800mA；则最大功率为1*0.8=0.8W；

查看数据手册发现其SON-10封装热阻RθJA为56.9℃/W，则其温升为：56.9*0.8=45.52；由于其工作环境温度为50℃，则内核温度为：45.52+50=95.52℃，未超过其最大内核温度125℃，满足要求。

2. 压降

其数据手册压降与负载电流、输入电压关系如下图：可以看出其在5V输入负载800mA、工作温度50℃下的压降不会超过200mV，而能提供的最大压降为5V-4V=1V，足以满足要求。

3. 外置使能功能

EN引脚提供控制功能，可以接单片机IO口控制LDO的开启、关闭，其低电平电压为0.4V，高电平电压大于1.1V，可以用3.3V的高低电平控制。

4. 软起动

SS_CTRL连接输入引脚且NR/SS并联电容则可以在降低噪声的同时获得软启动功能。根据数据手册，1uF电容可以获得6ms的启动延时。

5. 输出异常指示

PG引脚为输出状态指示引脚，开漏输出，接10k~100k上拉电阻到输出脚。

6. 反馈电阻计算与选取

推荐电阻配比如下表，表中没有我们需要的4V输出的推荐电阻，因此我们需要自己计算，数据手册可以获得VFB=0.8V，假设下电阻R2取10kΩ-1%，上电阻为R1，则Vout/（R1+R2）=VF/R2 计算得出R1=40kΩ，根据E96-1%电阻阻值表取40.2kΩ，取40.2kΩ时实际输出电压为4.016V（电阻精度引起的误差后续再写文章具体分析）。