ZHCU945 December   2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 工作原理
    4. 2.4 重点产品
      1. 2.4.1 TPS7A57 低压降 (LDO) 稳压器
      2. 2.4.2 LMG1020 低侧驱动器
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
    2. 3.2 测试设置
      1. 3.2.1 可选负载瞬态电路工作原理
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 均流
      2. 3.3.2 VLOAD 与 ILOAD 之间的关系
      3. 3.3.3 负载瞬态响应
      4. 3.3.4 电流限值
      5. 3.3.5 启动
      6. 3.3.6 噪声
      7. 3.3.7 PSRR
      8. 3.3.8 热性能
      9. 3.3.9 热限制保护
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
    2. 4.2 工具
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  10. 5作者简介

2.3 工作原理

该拓扑使用镇流电阻器。镇流电阻器提供了一种将多个电压源连接在一起来为常见负载供电的简便方法。更大限度地减小每个 LDO 输出端的电压差至关重要。随着 LDO 精度的提高，设计人员可以减小镇流电阻器的大小。

每个 LDO 都有自己的内部基准，这与其他独立基准略有不同。为了在不同 LDO 之间实现最小的电流共享误差，该解决方案通过 REF 引脚将电流源基准连接在一起。其余的误差源来自镇流电阻器、内部输出场效应晶体管 (FET) 和放大器。这些误差显示为失调电压 (VNR-VOUT)，它本身也是线路和负载的函数。这些误差源构成了每个 LDO 的总误差 VE。在该参考设计中，为简单起见，各个镇流电阻器配置为相同的值。

过去，使用 Equation1 选择镇流电阻来设置并联 LDO 的电流不平衡 IMAX。该公式未考虑所需的负载电压 VLOAD，这也是大多数采用并联 LDO 设计的现代电源的要求。德州仪器 (TI) 已经使用镇流电阻器对并联 LDO 的设计和分析进行了现代化改造（请参阅参考 [4] 和 [6]），并开发了一个可下载的软件工具来为我们的 LDO 和一组系统要求设计 RB（请参阅参考 [5]）。

选择 RB 后，通过使用 Equation1，可以使用 Equation2 来评估流出每个 LDO 的电流。Equation3 可用于评估系统的 VLOAD。有关这些公式的其他详细信息，请参阅参考 [4]。可参考 [5] 快速执行为指定负载电流和负载电压选择 RB 所需的计算。

Equation1. R B   = max 1 < x < n ⁡ V E n - min 1 < x < n ⁡ V E n ∆ I M A X
Equation2. I O U T n = I L O A D - ∑ n = 1 n V E n R B n + V E n R B
Equation3. V L O A D = ∑ n = 1 n V O U T n + V E n R B n   -   I L O A D ∑ n = 1 n 1 R B n

其中：

  • VOUTn 是标称 LDO 输出电压
  • VEn 是各个 LDO 的误差
  • Δ IMAX 是并联 LDO 之间的最大电流共享不平衡
  • IOUTn 是 LDO 输出电流
  • RB 是镇流电阻
  • n 是并联 LDO 的数量

除 IOUTn 和 VLOAD 之外，其他系统要求可能需要使用并联 LDO 拓扑，例如噪声、PSRR、压降和热限制。简而言之，并联 LDO：

  1. 将系统噪声减少并联 LDO 数量的平方根
  2. 与使用单个 LDO 相比，可提高系统 PSRR
  3. 通过将负载电流分散在多个 LDO 上来降低压降要求
  4. 通过将功率耗散分散在多个 LDO 上来降低线性稳压器的结温

有关所有这些系统要求的详细讨论，并联 LDO 如何提高性能，以及您的系统要求需要多少个并联 LDO，请参阅参考 [4]、[5] 和 [6]。

镇流电阻器通常用作 PCB 引线或分立式电阻器。一般而言，PCB 引线电阻器适用于低成本的应用。PCB 引线电阻器还适用于在窄温度范围内运行或经历极高温度的应用。它们是多个低电流器件并联在一起时的理想选择（例如在可用输出电流通常受到限制的高压 LDO 中可以看到）。分立式电阻器适合需要最高性能的应用（其中输出电压容差和瞬态响应至关重要）。分立式电阻器还适用于并联高电流器件的应用（例如可随时使用高电流器件的低电压 LDO）。当环境温度超过 125°C 时，使用分立式镇流电阻器进行设计变得具有挑战性，在 150°C 以上时很难使用分立式镇流电阻器。有关镇流电阻器分析和设计的详细讨论，请参阅参考 [4]

表 2-1 PCB 引线电阻器与分立式电阻器总结
镇流电阻器选项 成本 容差 寄生电感 高温运行
PCB 引线电阻器 在 PCB 引线电阻器设计完成后无任何成本。 高：电阻器值在整个工作温度范围内几乎翻倍。 随 PCB 布线长度的增加而增加 仅受 FR4 的 Tg 限制
分立式电阻器 必须采购并安装在每个 PCB 上。 低：分立式电阻器具有 100ppm 或更低的容差 低 在较高温度下可能需要大封装尺寸（0805 或 1206）。