KA_IX

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LDO电源电路设计(原理图+PCB+接口保护)

2021-1-14 12:16:22 显示全部楼层

我们常用的电源类型有LDO和DCDC两种。
DCDC包含buck,boost,buckboost,隔离,非隔离等拓扑,再加上PWM,PFM,同步整流,软开关,磁芯复位等多种关键技术,可以创造出n种DCDC电源设计方案。
LDO相对比较简单,可以分为NPN稳压器,准LDO稳压器和LDO稳压器,如下图。

在设计任何电路之前,要先搞清楚你设计的东西要达到什么指标,否则你无法判断设计出来的是否OK。

1.电源设计判断标准
能否OK的判断依据是电源输出的电压电流等指标满足SOC芯片的工作要求。
我们在电源设计的时候,一般很难达到电源芯片手册上规定的性能指标。对于大部分工程师的电路设计来说达到70%左右也算是不错的。所以大家在电源芯片选型时一定要保留余量。

2.LDO的原理图设计
输入设计:输入需加电容Cin,容值按手册要求,一般在UF级别。
输出设计:输出需加电容Cout,容值按手册要求,一般在10 UF级别。
电压可调设计:通过分压电阻R2,R1反馈回ADJ引脚。Vout计算公式如下:
Vout=Vref*(1+R2/R1)
使能设计:通过ON/OFF脚给高低电平来控制Vout是否输出电压。

LDO芯片的使用可以说是所有电源设计中最简单的,想搞出问题都很难。

3.LDO的PCB设计
电源的PCB设计是影响芯片性能指标的关键因素。我们在SI,PI,EMI,热分析仿真介绍了10多个小时,就是为了指导我们的原理图和PCB设计。具体大家去看相应的视频,这里不详细介绍。电源PCB设计的关键点如下:
  • R2,R1构成的反馈回路要短,远离干扰线。(SI的串扰仿真)
  • 输入电容和输出电容靠近芯片引脚,并在soc芯片增加小滤波电容。(PI仿真)
  • 电源芯片散热盘要和大面积铺地连接,方便散热。(热仿真,直流压降仿真)


4.电源接口保护
大家还记得外漏的接口在过3C认证的时候都要做什么测试吗? -----ESD测试。
该芯片支持2KV的ESD,但如果我们要过更高的等级如6K/8K,那么我们需要在电源接口添加ESD保护器件。

5.这就完了吗?
通过前面的设计都能设计出“差不多”能用的电路,对于大部分产品级的硬件工程师来说已经足够。但可能出现明明设计是对的,电源芯片还是跑不起来的情况???
LDO看似简单,但其实这里还涉及到“环路稳定性”的概念,---大家是不是很熟悉,这也是大学模电的内容!!!整个电源回路是闭环的,所以必须分析环路的稳定。但是产品级的硬件工程师没法拿到环路分析需要的芯片内部参数,更重要的是缺少增益相位测试仪(穷),所以没法分析。故最好还是按原厂(壕)手册给的参考设计。



来源:网络

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