[模拟产品/SiC] LDO可以并联使用吗

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 楼主| xixi2017 发表于 2025-7-20 11:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
DO 可以并联使用,但通常不推荐简单地将它们的输出引脚直接连接在一起,并且需要非常谨慎地设计和实施额外的措施来实现均流。直接并联存在显著的风险。

为什么直接并联 LDO 存在问题?
输出电压的微小差异:

即使是同一型号、同一批次的两个 LDO,其输出电压也存在微小的制造公差(通常在 ±1% 到 ±3% 之间)。

输出电压稍高的那个 LDO 会试图提供几乎全部的负载电流(因为它“认为”输出电压低于设定值),而输出电压稍低的那个 LDO 则几乎不提供电流(因为它“认为”输出电压已达到设定值)。

这会导致负载电流严重不平衡,一个 LDO 过载、过热甚至损坏,而另一个 LDO 却工作在轻载状态。

负载调节特性的差异:

不同 LDO 的负载调整率(输出电压随负载电流变化的程度)可能略有不同,这也会影响它们之间电流的分配。

热耦合与热失控风险:

如果电流不平衡,一个 LDO 会变得更热。半导体器件的特性通常随温度变化(例如,MOSFET 的导通电阻可能随温度升高而增大或减小,取决于器件类型)。这种温度变化可能进一步加剧电流不平衡,形成正反馈,最终导致过热的 LDO 损坏(热失控)。

环路稳定性:

将两个具有独立反馈环路的 LDO 输出直接并联,可能会相互影响彼此的环路稳定性,导致振荡或其他不稳定现象。

如何安全地并联 LDO?(实现均流)
要在实践中安全地并联 LDO 以获得更大的输出电流能力,必须采取措施强制实现电流均流:

输出端串联均流电阻:

最常见的方法。 在每个 LDO 的输出端串联一个低阻值、高功率、低温度系数的电阻(称为镇流电阻或均流电阻)。

原理: 电阻上的压降(V = I * R)迫使电流较高的 LDO 路径上产生更大的压降,从而稍微降低其有效输出电压,使其输出电流减小;同时电流较低的路径上压降小,有效输出电压相对较高,促使其输出电流增大。这形成了一个负反馈机制,帮助平衡电流。

关键点:

电阻值选择:需要权衡。电阻值越大,均流效果越好,但会导致更大的功率损耗(效率降低)和更大的输出电压跌落(负载调整率变差)。通常选择使满载时电阻压降在 20-100mV 范围内的值。计算功率额定值时需留足够裕量。

精度:电阻本身的精度和温度系数也会影响均流效果。

缺点: 降低了效率,增加了压降,需要额外的空间和散热考虑。

使用运算放大器主动均流:

这是一种更复杂但更精确的方法。它使用运算放大器来监测每个并联支路的电流(通常通过测量串联在输出或接地路径上的小检测电阻 Rsense 上的电压),并比较这些电流。

运放根据电流差异产生一个误差信号,用于调整其中一个 LDO(通常是“从”LDO)的反馈电压(调整点或 ADJ 引脚),从而改变其输出电压,最终实现电流平衡。

优点: 均流精度高,功率损耗(主要在 Rsense 上)通常比输出串联电阻方案小。

缺点: 电路复杂得多,成本更高,设计难度大(需要仔细考虑运放选择、带宽、稳定性),占用更多 PCB 空间。

选择专门设计用于并联的 LDO:

少数 LDO 芯片内部设计了均流控制电路或者提供了专门的均流控制引脚(如电流监视输出和电流共享输入)。这些器件在并联使用时相对简单可靠。

优点: 简化设计,通常能提供良好的均流性能。

缺点: 选择范围有限,成本可能更高。

并联 LDO 的其他重要考虑因素
输入电容和输出电容: 通常每个 LDO 仍需要自己的输入和输出电容,遵循其数据手册的建议。并联后的总输出电容会增加,有助于降低输出纹波和噪声。

热管理: 即使实现了良好的均流,总功耗也会分布在多个 LDO 上。必须为每个 LDO 提供足够的散热(散热器、PCB 铜箔面积),确保它们的结温在安全范围内。注意 LDO 之间的热耦合。

布局: 并联路径的走线应尽量对称,长度和阻抗相近,以减少寄生效应导致的不平衡。

启动和瞬态响应: 并联结构可能会影响启动特性或对负载瞬变的响应,需要验证。

 楼主| xixi2017 发表于 2025-7-20 11:14 | 显示全部楼层
总结与建议
避免直接并联: 强烈不建议简单地将两个或多个 LDO 的输出引脚直接连在一起。

均流是必须的: 如果确实需要并联 LDO 来提高电流能力,必须实施有效的均流措施。输出串联电阻是最常见且相对简单的方法(尽管有损耗),运放主动控制或专用并联 LDO 则性能更好但更复杂。

评估替代方案:

首选: 使用一个更大电流规格的单个 LDO。 这通常是最简单、最可靠、效率最高、成本最低的方案。如果散热允许,应优先考虑。

考虑开关稳压器: 如果需要很大电流且效率是关键,使用开关稳压器(Buck Converter)或开关稳压器后接 LDO(用于降噪)的组合可能是更好的选择。

使用外部旁路晶体管: 许多 LDO 支持通过外部 NPN/PNP 晶体管或 MOSFET 来扩展输出电流能力。这是一种更受控的扩流方式(本质上是一个 LDO 控制一个大的旁路管),通常比并联多个 LDO 更优。
 楼主| xixi2017 发表于 2025-7-20 11:15 | 显示全部楼层
LDO 在技术上可以并联使用,但需要精心设计的均流电路(如输出串联电阻或主动控制)来克服输出电压差异导致的不平衡问题。在绝大多数情况下,使用单颗满足电流需求的 LDO,或者采用外部旁路晶体管扩流,或者选择开关稳压器方案,是更可靠、高效和推荐的做法。 只有在仔细评估了均流方案的设计复杂度、效率损失、成本和风险,并确认没有其他更优方案后,才应考虑并联 LDO。
huangcunxiake 发表于 2025-7-22 18:43 | 显示全部楼层
如果分离式供电是可以的。如果直接LDO并联不推荐。
caigang13 发表于 2025-7-24 07:57 来自手机 | 显示全部楼层
不能直接并联使用,存在均流和反灌问题。
暖心小太阳 发表于 2025-7-24 17:48 | 显示全部楼层
确实,直接并联LDO存在风险,需要采取额外措施来实现均流。
迷雾隐者 发表于 2025-7-24 21:21 | 显示全部楼层
确实,直接并联LDO存在风险,需要采取特定的措施来实现均流。
 楼主| xixi2017 发表于 2025-7-26 11:57 | 显示全部楼层
分别使用是可以的。数字电路中没问题。
xuanhuanzi 发表于 2025-7-26 22:01 | 显示全部楼层
一个电路上如果有多个供电部分,肯定是可以的。
yiyigirl2014 发表于 2025-7-27 15:20 | 显示全部楼层
一般直接并联应该也没多大问题。
mintspring 发表于 2025-7-28 09:14 | 显示全部楼层
如果可以并联那就很棒了。如果不能并联其实也没什么,可以分开供电。类似并联。
作业粉碎机 发表于 2025-7-28 21:12 | 显示全部楼层
确实,直接并联LDO存在风险,但通过正确的设计和措施,可以实现安全并联。
时光贩卖机 发表于 2025-7-29 08:51 | 显示全部楼层
直接并联LDO确实存在风险,需要采取额外措施来实现均流,以避免负载电流不平衡和热失控问题。
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