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如何选择合适的电源芯片,你会了吗

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wiba|  楼主 | 2023-8-15 13:32 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
电源芯片是一种电子器件,用于将输入电压转换为稳定的输出电压。它的作用是提供可靠的电压源,以确保电子设备的正常工作。

在选择电源芯片时,应该考虑以下参数:

1. 输出电压负载调整率:指负载电流变化时输出电压的相对变化情况。

2. 输出电压精度:指器件输出电压的误差范围。

3. 负载瞬态响应:指负载电流从一个小值到最大流快速变化时,输出电压的波动。

4. 选择DC/DC还是LDO:这个取决于应用场合,例如在升压场合只能使用DC/DC。



另外看下各自的主要特点:

DC/DC:效率高,噪声大;

LDO:噪声低,静态电流小;

所以如果是用在压降比较大的情况下,选择DC/DC,因为其效率高,而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;

如果压降比较小,选择LDO,因为其噪声低,电源干净,而且外围电路简单,成本低。

LDO是lowdropoutregulator,意为低压差线性稳压器,相对于传统的线性稳压器来说。传统的线性稳压器如78xx系列芯片要求输入电压比输出电压高2v~3V以上才能正常工作。但在一些情况下,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,无法满足条件。因此,才有了LDO类的电源转换芯片。



LDO线性降压芯片是一种通过电阻分压实现降压的芯片,其能量损耗较大,降下的电压转化为热量,降压的压差和负载电流越大,芯片发热越明显。因此,这类芯片通常采用较大的封装以方便散热。常见的LDO线性降压芯片如2596、L78系列等。

DC/DC降压芯片则在降压过程中能量损耗较小,芯片发热不明显。其封装较小,能够实现PWM数字控制。常见的DC/DC降压芯片如TPS5430/31、TPS75003、MAX1599/61、TPS61040/41等。

LDO是低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator)的缩写,相对于传统的线性稳压器来说,它对输入电压与输出电压之间的压差要求较低,能够在输入电压与输出电压仅有很小差异的情况下正常工作。因此,LDO芯片在某些情况下特别适用,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,此时传统的线性稳压器无法满足需求,而LDO类电源转换芯片则可以正常工作。

许多公司都生产LDO芯片,常见的有ALPHA、Linear(LT)、Micrel、Nationalsemiconductor和TI等。



二、什么是LDO(低压降)稳压器?

LDO是一种线性稳压器,通过在其线性区域内运行的晶体管或FET,从应用的输入电压中减去超额电压,产生经过调节的输出电压。压降电压是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。



正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为PNP,这种晶体管允许饱和,因此稳压器具有非常低的压降电压,通常为200mV左右。相比之下,使用NPN复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V左右。负输出LDO使用NPN作为它的传递设备,其运行模式与正输出LDO的PNP设备类似。

最新的发展采用CMOS功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。通过CMOS,稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的ON电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。

DCDC是指将直流电源值转换为不同直流电源值的器件,如果采用开关方式实现,则称为DCDC转换器。

LDO是低压降的意思,这有一段说明:低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30uV,PSRR为60dB,静态电流6uA,电压降只有100mV。



LDO线性稳压器的性能之所以达到如此水平,主要是由于其采用了P沟道MOSFET作为调整管,而普通线性稳压器则使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,因此大大降低了器件本身的电流消耗。另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力,输入和输出之间的电压降不能太低。而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积,由于MOSFET的导通电阻很小,因此其电压降非常低。

当输入电压和输出电压非常接近时,最好选择LDO稳压器,以达到高效率。因此,在将锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中,大多选用LDO稳压器。即使电池的能量有百分之十没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池工作时间较长,同时噪音较低。

当输入电压和输出电压不是很接近时,应考虑使用开关型的DCDC。因为从上述原理可以知道,LDO的输入电流基本上等于输出电流,如果压降太大,则LDO上的消耗能量太大,导致效率不高。

DC-DC转换器是一种高效的电源转换方案,包括升压、降压、升/降压和反相等电路。其优点包括高效率、大电流输出、低静态电流等。随着集成度的提高,许多新型DC-DC转换器只需要几只外接电感器和滤波电容器,大大简化了电路设计。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大,并且成本相对较高。

近年来,随着半导体技术的不断发展,表面贴装的电感器、电容器和高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积也越来越小。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因此不需要外部的大功率FET。例如,对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。此外,对于中小功率应用,可以使用成本低的小型封装。此外,如果将开关频率提高到1MHz,还可以降低成本并使用尺寸较小的电感器和电容器。一些新器件还增加了许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。

总的来说,当需要升压时,必须选择DC-DC转换器。在选择降压时,应在成本、效率、噪声和性能方面进行比较。LDO具有体积小、干扰较小等优点,但当输入与输出电压差较大时,转换效率较低。DC-DC转换器的优点是转换效率高、可以输出大电流,但输出干扰较大,体积也相对较大。

此外,LDO一般指线性稳压器,而DC/DC则是线性式和开关式稳压器的总称。如果输出电流不是很大(如3A以内)且输入输出压差也不大(如3.3V转2.5V等),则可以使用LDO稳压器(优点是输出电压的ripple很小)。否则,最好使用开关式的稳压器,如果是升压,只能使用开关式稳压器(如果ripple控制不好,容易影响系统工作)。

三、LDO的选择

当所设计的电路对分路电源有以下要求:

1、高的噪音和纹波抑制;

2、占用PCB板面积小,如手机等手持电子产品;

3、电路电源不允许使用电感器,如手机;

4、电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;

5、要求稳压器低压降,自身功耗低;

6、要求线路成本低和方案简单;

此时,选用LDO是最恰当的选择,同时满足产品设计的各种要求。以上就是电源芯片的选择方法,**能给大家帮助,需要大家在设计的时候,根据项目的不同来选择。
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版权声明:本文为CSDN博主「深圳市颖特新科技有限公司」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/yingtexin/article/details/131917104

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沙发
tpgf| | 2023-9-6 10:58 | 只看该作者
为什么电源芯片外围的芯片布置以及走线那么重要呢

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板凳
nawu| | 2023-9-6 11:29 | 只看该作者
tpgf 发表于 2023-9-6 10:58
为什么电源芯片外围的芯片布置以及走线那么重要呢

因为如果不注意的话 会导致电源发热的

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地板
zljiu| | 2023-9-6 11:56 | 只看该作者
电源芯片的噪声和纹波系数有关联吗

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5
tfqi| | 2023-9-6 12:16 | 只看该作者
一片电源芯片能达到的最大功率输出是多少呢

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gwsan| | 2023-9-6 21:31 | 只看该作者
不知道现在有没有不需要外部电阻电容的电源芯片了啊

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aoyi| | 2023-9-6 22:22 | 只看该作者
当我们选用adc的电压基准的时候是不是就应该选用ldo啊

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