基于LDO的優(yōu)化開(kāi)關(guān)電源設計

電源是各種電子設備必不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩壓電源分線(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類(lèi)，由于開(kāi)關(guān)電源內部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，開(kāi)關(guān)電源效率可達80%~90%，比普通線(xiàn)性穩壓電源提高近一倍，目前已成為穩壓電源的主流產(chǎn)品。本文介紹一種應用低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）優(yōu)化開(kāi)關(guān)電源的設計方案，并對該方案的可行性通過(guò)實(shí)驗加以驗證。

　　LDO的基本原理

　　低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）的基本電路如圖1所示，該電路由串聯(lián)調整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

　　圖1：低壓差線(xiàn)性穩壓器基本電路。

　　取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調整管的壓降，從而穩定輸出電壓。當輸出電壓Uout降低時(shí)，基準電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅動(dòng)電流增加，串聯(lián)調整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過(guò)所需要的設定值，比較放大器輸出的前驅動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過(guò)程中，輸出電壓校正連續進(jìn)行，調整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應速度的限制。

　　應當說(shuō)明的是，實(shí)際的線(xiàn)性穩壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過(guò)壓關(guān)斷、過(guò)熱關(guān)斷、反接保護等，而且串聯(lián)調整管也可以采用MOSFET。

　　LDO的選用原則

　　1. 輸入輸出電壓差

　　輸入輸出電壓差是低壓差線(xiàn)性穩壓器最重要的參數。在保證輸出電壓穩定的前提下，該電壓差越低，線(xiàn)性穩壓器的性能越好。比如，5.0V的低壓差線(xiàn)性穩壓器，只要輸入5.5V，就能使輸出電壓穩定在5.0V。

　　2. 最大輸出電流

　　用電設備的功率不同，要求穩壓器輸出的最大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩壓器成本越高。為了降低成本，在多只穩壓器組成的供電系統中，應根據各部分所需要的電流值選擇適當的穩壓器。

　　3. 負載調整率

　　負載調整率是眾多電源設備一個(gè)非常重要的參數，它反映了電源抑制負載干擾的能力，負載調整率越低，輸出負載對輸出電壓的影響越小，LDO的品質(zhì)就越好。

　　4. 接地電流

　　接地電流IGND是指串聯(lián)調整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱(chēng)為靜態(tài)電流，但是采用PNP晶體管作串聯(lián)調整元件時(shí)，這種習慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差線(xiàn)性穩壓器的接地電流很小。