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一、LDO穩(wěn)壓器
LDO即low dropout regulator，是一種低壓差線性穩(wěn)壓器。這是相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如78XX系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5V轉(zhuǎn)3.3V，輸入與輸出之間的壓差只有1.7v，顯然這是不滿足傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的工作條件的。針對這種情況，芯片制造商們才研發(fā)出了LDO類的電壓轉(zhuǎn)換芯片。
LDO穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)：
LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電路等?；?a target="_blank">工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流源電路給整個電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：Vout=（R1+R2）/R2 ×Vref
實際的低壓差線性穩(wěn)壓器還具有如負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護(hù)等其它的功能。
LDO穩(wěn)壓器工作原理：
如右圖所示，該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。
取樣電壓加在放大器A的反相輸入端，與加在同相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過程中，輸出電壓校正連續(xù)進(jìn)行，調(diào)整時間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應(yīng)速度的限制。
應(yīng)當(dāng)說明，實際的線性穩(wěn)壓器還應(yīng)當(dāng)具有許多其它的功能，比如負(fù)載短路保護(hù)、過壓關(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護(hù)等，而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。
二、BUCK穩(wěn)壓器
BUCK變換器有關(guān)指標(biāo)：
? 輸入電壓： 標(biāo)稱直流48V， 范圍： 43V~53V
? 輸出電壓： 直流24V， 5A
? 輸出電壓紋波： 100mV
? 電流紋波： 0.25A
? 開關(guān)頻率： 250kHz
? 相位裕量：60?
? 幅值裕量：10dB
Buck穩(wěn)壓器應(yīng)用：
國際整流器公司 （簡稱IR） 推出IR3891和IR3892 SupIRBuck集成式雙輸出穩(wěn)壓器，適用于空受限的網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器和存儲應(yīng)用。
全新雙輸出器件對5V到12V輸入、1V到21V輸入 （使用5V外偏置） 單電源軌操作進(jìn)行了優(yōu)化。IR3891和IR3892采用了纖巧的5×6mm PQFN封裝，在165mm2的小巧占位面積內(nèi)，分別為需要4A/通道或者6A/通道的應(yīng)用帶來極為緊湊的解決方案。
IR亞太區(qū)銷售副總裁潘大偉表示：“IR3892單面電路板設(shè)計與傳統(tǒng)的利用兩個6A單輸出轉(zhuǎn)換器的設(shè)計相比，縮減電路板面積達(dá)46%。該器件也可用于雙面電路板設(shè)計，可將傳統(tǒng)設(shè)計中電路板面積所需空間減少到30%以下。”
R3891和IR3892配備獲得專利的調(diào)變電路，能夠在無抖動及無噪聲的情況下以更高頻率或帶寬操作，實現(xiàn)更理想的瞬態(tài)響應(yīng)，并可減少輸出電容器數(shù)量和縮小整體系統(tǒng)尺寸。其它主要功能包括可降低輸入電容的交錯式相位、有助于免除串?dāng)_的傳動隔離和通道2上的排序能力。
潘大偉補(bǔ)充道：“這兩款全新雙輸出器件具有SupIRBuck產(chǎn)品系列的功能和優(yōu)勢，提供高效的超緊湊解決方案，以滿足空間受限且功率較低的網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器和存儲應(yīng)用的需求?！?/p>
IR3891 和IR3892包含一系列標(biāo)準(zhǔn)的SupIRBuck功能，例如分別高達(dá)1.5MHz和1.0MHz的開關(guān)頻率、預(yù)偏置啟動、輸入電壓監(jiān)測啟動、過壓保護(hù)、電源正常信號、用于明線反饋和可調(diào)式OVP的可選的實際輸出電壓檢測、內(nèi)部軟啟動、1.0V最低輸入電壓 （外偏置） ，以及-40oC到125oC的工作結(jié)溫等。新器件與整個SupIRBuck產(chǎn)品系列都適合工業(yè)應(yīng)用，可確保為耐用系統(tǒng)提供堅固設(shè)計。
三、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器對比
1、當(dāng)輸入電壓為高電壓時（一般是》5V的時候），并且輸入輸出壓差很大時，需要選用BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器，這種情況下，采用開關(guān)電源芯片，效率高，發(fā)熱量??；若采用線性穩(wěn)壓器，則輸入輸出的壓差過大，這部分功率都被消耗了，造成效率低、發(fā)熱量巨大，需要額外增加大的散熱片。當(dāng)輸入電壓在5V以下時，優(yōu)先考慮LDO線性穩(wěn)壓器，這類芯片的特點是低成本，若在不考慮成本及高要求的情況下，也可使用開關(guān)穩(wěn)壓器芯片。
2、當(dāng)板級輸出電源的輸出電流》1A時，宜用BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器，這類芯片型號非常多，這里就不一一列舉了；當(dāng)輸出的電源在1A以下，最好選擇LDO芯片，使用開關(guān)穩(wěn)壓器就有些浪費資源了，呵呵。
3、BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出紋波及穩(wěn)壓性不如LDO好，所以像MCU/DSP/FPGA等內(nèi)核電源（1.2V、1.5V、2.5V等）一般會選擇LDO，這個可以多看看TI的電源管理芯片手冊，里面有很多針對不同處理器的芯片推薦型號。另外，當(dāng)輸入電壓很高或輸入/輸出電壓壓差很大，且輸出電流比較大時，可采用“BUCK+LDO”方案。這個方案在一般的控制板上實現(xiàn)比較容易，成本也不高。
4、從電路設(shè)計的復(fù)雜程度上來說：BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器電路要用外部電感，體積較大，有些還要使用外部MOS管，電路設(shè)計和調(diào)試需要花費一定時間，除非是前期積累的成熟設(shè)計；而LDO電路則很簡單，其外圍電路只需要幾個濾波電容。
5、BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率比LDO高，熱溫特性也比LDO好；在電路設(shè)計時，當(dāng)需要輸出電壓精度很高時，必須用LDO來實現(xiàn)。
總結(jié)：只有將兩者結(jié)合起來，才能得到一個穩(wěn)定的，被認(rèn)為是完美的電源電路。
四、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器應(yīng)用注意事項
1、導(dǎo)致 LDO 產(chǎn)生振蕩最常見的原因是什么？就是輸出電容器！
A、ESR 過高。 質(zhì)量欠佳的鉭電容器會具有高 ESR，一般盡量采用進(jìn)口器件。 鋁電解電容器在低溫條件下將具有高 ESR，一般采用鉭電容器件。
2、造成BUCK開關(guān)穩(wěn)壓器芯片發(fā)熱嚴(yán)重的一個原因：就是電感。
我們知道電感器的選擇是依靠負(fù)載電阻，工作頻率，輸出電壓（占空比）工作效率來確定的，不是越大或者越小越好。目前，一些購買到的貼片電感容易出現(xiàn)容量與標(biāo)識不符的情況，造成芯片發(fā)熱嚴(yán)重，解決方法就是采用直插式柱狀電感器。
工商網(wǎng)監(jiān)
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