Что такое ldo регулятор

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Несколько фактов, которые нужно знать о стабилизаторах LDO

LDO-стабилизаторы (Linear Drop-Out regulators) представляют собой отличное средство для получения стабилизированного напряжения для питания тех или иных электронных компонентов.

Несмотря на кажущуюся простоту LDO-стабилизаторы имеют свои некоторые нюансы, несоблюдение которых может привести к неправильной работе схемы. И в данном материале мы поговорим о некоторых важных моментах использования.

Корпуса регуляторов напряжения LDO: Small Transistor Outline (SOT)

При выборе LDO широко распространен вариант корпусирования SOT. Вы можете увидеть названия корпусов, такие как SOT-223-5, SOT23-3 и SOT23.

SOT23 представляет собой 3-выводной корпус, распространенный для дискретных транзисторов и диодов. Вариант SOT23-5 используется для ИС, включая регуляторы напряжения. Большие версии – SOT223 и SOT223-5. SOT223 представляет собой 4- выводной корпус, поэтому его иногда называют «SOT223-4». SOT223-5 представляет собой 5- выводной корпус.

Технически одним выводом корпуса SOT223 является контактная площадка. Это помогает создать теплоотвод от внутреннего кремния к внешней печатной плате.

Распиновка LDO-стабилизаторов может не совпадать

Вроде как это очевидное утверждение. Однако, если вы посмотрите только на несколько LDO с похожими корпусами, вы можете быстро предположить, что распиновка одинакова для всех из них.

Можно взять, например, семь разных регуляторов LDO с напряжением 3,3 вольт и током не менее 300 мА. Из них большинство выводов будут находиться в одном и том же месте. Но это не значит, что вы можете просто взглянуть на распиновку и сказать: «Я знаю, выход – это контакт 5», а затем предположить, что все остальные линии там, где вы и ожидаете. Даже если совпадают имена или функции вывода, все равно могут быть различия.

NC, Bypass и Adjust

Сравнивая многие LDO, можно обнаружить, что на различных моделях у дополнительного вывода могут быть различные функции.

NC (No Connect) – то есть не подключен. Нет необходимости подключать вывод. Обратите особое внимание на техническое описание. Иногда разработчик микросхем говорят: «Не подключайте ни к чему, включая землю».

Bypass – байпас улучшает подавление пульсаций на выходе. Регулятор LDO, который подключает внутреннее опорное напряжение к выводу, дает вам возможность добавить крошечный конденсатор. Этот конденсатор фильтрации может улучшить реакцию регулятора. Независимо от того, что предлагают даташиты, лучше использовать только керамический конденсатор типа C0G.

Adjust – доступен только на регуляторах с регулируемым выходом. Вместо фиксированного внутреннего вида обратной связи этот вывод позволяет получить обратную связь через выходной делитель напряжения. Этот делитель устанавливает выходное напряжение для регулятора LDO. Иногда в документации рекомендуют использовать небольшой конденсатор в этой цепи, чтобы минимизировать пульсации. Следуйте их рекомендациям.

Не у всех LDO выводы Enable и Shutdown одинаково работают

На многих стабилизаторах есть вывод «enable» или «shutdown». Они определяют включение или выключение компонента. Но не у всех LDO они работают одинаково. В документации можно найти нюансы, которые наблюдаются при включении или отключении. Например, при отключении используется подтягивающий резистор на землю.

Справа показан график NCP4625 компании ON Semiconductor, на нем представлены различные кривые для VIN и VOUT, а также различные токи IOUT. Такое поведение и значения сопротивлений стоит иметь ввиду при разработке устройства с LDO.

Источник

LDO линейный стабилизатор напряжения с низким падением

Аббревиатура LDO применительно к стабилизаторам или регуляторам напряжения расшифровывается как: “low drop out” или по-русски низкое падение на выходе. И это означает что чтобы получить требуемое напряжение на выходе стабилизатора входное напряжение должно не превышать выходное. Например в широко распространенном LDO стабилизаторе LM1117 для нормального функционирования стабилизатора достаточно падения в 1,2В.

Что позволяет сделать применение стабилизаторов с низким падением напряжения?
Например:

Как я уже писал, LM1117 считается стабилизатором с низким падением напряжения, с величиной этого самого падения в 1,2В. Я подумал, зачем такое относительно большое напряжение терять, ведь это удвоенное напряжение на p-n переходе транзистора из кремния? Почему бы не использовать полевой транзистор: в открытом состоянии канал полевого транзистора представляем собой лишь небольшое активное сопротивление.
Погуглив я нашел схемы где регулирование осуществляется полевым транзистором с n-каналом включенным в положительный провод питания. Вот только эти схемы требовали дополнительного источника питания, для управления затвором. Чтобы открыть полевой транзистор, на его затвор нужно было приложить напряжение на несколько Вольт выше напряжения на истоке, а значит и на выходе.
А вот почему бы не использовать p-канальный транзистор, он открывается отрицательным напряжением, которое у нас уже есть. И я нарисовал схему LDO использующую регулируемый стабилитрон TL431:

Эту схему я пока не собирал, возможно потребуются дополнительные RC-цепочки для предотвращения самовозбуждения схемы. Все таки TL431 склонна к самовозбуждению.

До применения полевого транзистора у меня были мысли использования биполярного p-n-p транзистора в качестве регулятора, в таком случае минимальное падение на стабилизаторе составило бы 0,6 В, что конечно поменьше чем 1,2 В.

Вот пара схем с биполярным транзистором.

Ещё я нагуглил на англоязычном форуме схему p-n-p транзистором, ту схему даже смоделировали и анализ частотной характеристики показал устойчивость схемы.
Если силовой биполярный транзистор заменить на полевой, то получим такую схему:

При указанных в перечне значениях VD1, R5, R6 напряжение на выходе стабилизатора составит 6 В.

18 thoughts on “ LDO линейный стабилизатор напряжения с низким падением ”

Автор молодец, он работает, а мы камешки подбрасываем )
Вот зачем, к примеру, полевиком стабилизацию наводить? И сложней и дороже. Если только токовая нагрузка стабильна, да и то жалковато. Но если экономичность электроэнергии поперед всего… ну, тогда да.
Но тогда надо большие падения экономить, чтоб экономического эффекта добиться. И не только по разнице напряжений, но и по потребляемому нагрузкой току. Но решение красивое, и интересное, как минимум.

Линейный стабилизатор с ультранизким падением напряжения я увидел в планшете Samsung Galaxy Tab P1000. Стабилизатор использовался для питания тачскрина напряжением 2,8 В при этом сам получал питание от литий-ионного аккумулятора, напряжение которого могло изменятся от 3.0 В до 4,2 В. Получалось что минимальное падение было всего 0,2 В.
Почему разработчики не поставили импульсный стабилизатор? Возможно было дорого городить импульсник ради питания тачскрина или таким образом избегали помех по питанию.
Я так и не нашел никакой информации по этому стабилизатору кроме его наименованию: IC-MULTI REG и номеру: 1203-006476.

есть хороший стабилизатор HT7333 ток минимальный.

Есть вопрос по последней схеме. Зачем нужен резистор R4? Источник опорного напряжения питается от входного напряжения, а напряжение на коллекторе VT3 появится по любому после включения. С ион в правой части схемы и с биполярным транзистором в качестве регулирующего R4 потребовался бы однозначно, а здесь он зачем?

Еще два вопроса которые и раньше не давали покоя, и напомнили о себе в ходе прочтения публикации.
1. Для чего нужны транзисторные фильтры по питанию, когда можно сделать стабилизатор? Стабилизатор точно так же подавит пульсации, попутно поддерживая напряжение стабильным. Какие такие преимущества есть у фильтров перед стабилизаторами?
2. Любопытно, существуют ли в природе биполярные кремниевые транзисторы с падением напряжения на переходе менее 0,6 вольта? Есть же диоды Шоттки с минимальным падением на переходе. Почему бы не быть биполярным транзисторам сделанным по схожему с диодами Шоттки принципу?

Через R4 идет основной стабильный ток со стабилизированного выхода, R1 тут только для запуска. Конечно можно уменьшить номинал R1, а R4 выкинуть, но тогда с изменением входного напряжения будет сильно меняться ток через стабилитрон и следовательно напряжение на нем.

1. Падение напряжения на активном фильтре небольшое следовательно не нужно мощное охлаждение. А вот стабилизатор обязан срезать не только пульсацию но и весь излишек, а излишек бывает очень не маленький.
Кроме того есть применение где не нужно стабильное напряжение, например тот же УМЗЧ.

2. Если кратко то работа диода Шоттки основана на выпрямляющем контакте металл-полупроводник. А биполярный транзистор работает благодаря неосновным носителям заряда. Грубо говоря запихиваем в базу основные носители, а они попадая в область коллектора становятся неосновными и снижают его сопротивления

Теперь все понятно с R4. Оригинальное решение запуска и стабилизации тока через стабилитрон 🙂
И с фильтром тоже ясно, борьба за КПД.

Обиделся насчет УМЗЧ. Там стабилизация необязательна (хоть и желательна для HiFi) лишь для выходного каскада. Поэтому, как правило, питание разных каскадов осуществляется разными источниками, и, некоторые каскады, запитаны не только стабилизированным, но и фильтрованным питанием. Полностью лишают стабилизации, обычно, лишь оконечник сабвуфера, ему она точно не нужна.

Да, конечно, конденсаторы нужны. Просто они не показаны на схеме. Как кашу маслом не испортишь, так и стабилизатор напряжения входными и выходными конденсаторами. Ну за редким исключением.
В первой схеме R1 необходим, чтобы VT1 хоть когда-то закрывался.
А в последней R1 нужен для первоначального запуска: пока нет напряжения на выходе — закрыт VT2, а пока он закрыт, то и VT1 закрыт, а пока VT1 закрыт, то нет напряжения на выходе. Замкнутый круг.

Кашу маслом не испортишь — если оно не машинное. По моему, как раз для низких падений напряжений они (конденсаторы) зачастую излишни. А генерирующие устройство, чем бы не запитывалось, фильтрует ее (помеху) сама… по крайней мере обязана это делать (и для себя в том числе), да и фильтры имеет посерьезнее и порасчитанее питающевого устройства., которое еще и неизвестно будет каким. Ну а дополнительно втулить пару кондеров — это уже та каша, которой, в принципе, не жалко… некоторым.

Подскажите какое падение напряжение или минимальное входное напряжение на КР1170ЕН6?

У стабилизатора КР1170ЕН6 есть аналог — LM2931 (Texas Instruments), так вот на аналог в документации пишут менее 0,6 В при выходном токе 100 мА и 0,2 В при 10 мА.
Скорее всего и у КР1170ЕН6 будет тоже самое.

Самая первая схема — неверная. Катод TL431 через базо-эмиттерный переход биполярного транзистора накоротко замыкается на шину питания. Должен быть ещё резистор.

На N канале делать стабилизацию в виде «повторителя» напряжения я бы не стал. Если биполяр грубо говоря это резистор, управляемый током базы, то MOS полевой транзистор таки источник тока, управляемый напряжением, И что бы оно пропустило большой ток ему нужно приличное напряжение затвор-подложка индуцирующее канал проводимости. Поэтому «повторитель» катит, только если как раз нужно попутное ограничение тока. А если нужен источник напряжения с минимальным внутренним сопротивлением, то для «+» в классической неизвращённой схеме линейника используем P-канал (как тут приводилось на схемах).

Возможно ли использовать последнюю схему для стабилизации 3,3 вольта, при входном напряжении от 3,6 до 4,2 вольт?

Источник

Стандартные линейные и LDO-стабилизаторы ON Semiconductor

Стандартные линейные стабилизаторы общего применения

Этот тип непрерывных стабилизаторов имеет довольно большое падение напряжения вход/выход для гарантированного обеспечения постоянного напряжения на выходе. Значение выходного напряжения находится в пределах 1,1…2,7 В. К этому параметру необходимо относиться очень внимательно, так как допустимое падение напряжения сильно зависит от выходного тока, поэтому желательно предварительно изучить графики зависимости этого параметра от тока нагрузки. Если есть возможность и выбор, то для достижения лучшей стабилизации нужно стараться выбирать прибор с запасом по току. В большинстве случаев такой подход обеспечивает лучшие характеристики стабилизации. Однако злоупотреблять таким методом нежелательно, так как коэффициент усиления схемы обратной связи для коррекции ошибки выходного напряжения может оказаться существенно меньше при меньших выходных токах. Если качество стабилизации при низких падениях напряжения вход/выход недостаточное, то приходится делать выбор среди LDO-стабилизаторов. Однако, последние имеют значительно большую цену по сравнению с обычными стабилизаторами. Этим и объясняется мирное сосуществование этих двух типов непрерывных регуляторов напряжения. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Основные параметры популярных линейных стабилизаторов со стандартным падением напряжения сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Параметры популярных линейных стабилизаторов со стандартным падением напряжения ON Semiconductor

Максимальное выходное напряжение стабилизации среди приборов, представленных в таблице 1, составляет 24 В. Стабилизаторы с регулируемым выходом позволяют выбрать произвольное значение выходного напряжения. Регулируемые стабилизаторы незаменимы, когда требуется сформировать нестандартное значение выходного напряжения или осуществить компенсацию потерь на проводах для подключения нагрузки. Серии с отрицательным выходным напряжением часто используются для создания отрицательного плеча источника питания с двумя полярностями. Как показывает практика, регулируемые стабилизаторы почти всегда бывают на складе у поставщиков электронных компонентов. Конечно, стабилизаторы с фиксированным напряжением удобнее (не нужно устанавливать дополнительные резисторы для задания уровня выходного напряжения), но во многих случаях для повышения стабильности поставок разработчики выбирают именно регулируемые стабилизаторы. Выбор популярного корпуса дополнительно облегчает поиск и поставку нужных полупроводниковых приборов. Наглядное представление о сериях непрерывных стабилизаторов широкого применения со стандартным падением напряжения дает рисунок 1.

Рис. 1. Линейные стабилизаторы ON Semiconductor со стандартным падением напряжения
вход/выход

LDO-стабилизаторы для широкого применения

LDO-стабилизаторы имеют гораздо меньшее падение напряжения между входом и выходом. При этом обеспечиваются высокие параметры стабильности и точности выходного напряжения. Этот тип регуляторов в большинстве случаев используется для относительно низких выходных напряжений по сравнению со стабилизаторами со стандартным падением напряжения. Максимальное выходное напряжение для стабилизаторов с низким падением напряжения обычно не превышает 12 В. Это и понятно, так как для более высоких напряжений целесообразно применять обычные регуляторы, цена которых существенно ниже.

LDO-стабилизаторы ON Semiconductor можно разделить на несколько типов:

Упростить выбор LDO-стабилизатора для широкого применения читателю помогут рисунки 2 и 3. Основные параметры и функциональные особенности самых популярных регуляторов с низким падением напряжения ON Semiconductor сведены в таблицу 2.

Рис. 2. LDO-стабилизаторы ON Semiconductor с фиксированным выходным напряжением

Рис. 3. LDO-стабилизаторы ON Semiconductor с регулировкой выходного напряжения и с несколькими выходами

Таблица 2. Параметры самых популярных LDO-стабилизаторов ON Semiconductor

Как видно из рисунков 2 и 3, выбор стабилизаторов с низким падением напряжения гораздо шире. Причем некоторые серии этих регуляторов обладают расширенными функциональными возможностями (наличие дополнительных входов управления и выходов для управления внешними устройствами). Большой интерес вызывают стабилизаторы с ультранизким собственным потреблением. Например, микросхемы серий MC78LCxx и MC78FCxx имеют собственный ток потребления всего около 1,1 мкА. Однако этот ток довольно сильно зависит от температуры окружающей среды и не очень сильно — от входного напряжения стабилизаторов. Типовые зависимости этих параметров для микросхем MC78LC30 в корпусах SOT23-5 и SOT-89 показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Типовые зависимости собственного тока потребления LDO-стабилизаторов MC78LC30 от входного напряжения и температуры для корпусов SOT23-5 и SOT-89

Линейные стабилизаторы для автомобильных приложений

Отдельным разделом ON Semiconductor выделяет линейные стабилизаторы для автомобильных приложений.

Быстро сориентироваться при выборе стабилизатора для автомобильных приложений можно с помощью рисунка 5.

Рис. 5. Основные параметры и дополнительные функции линейных стабилизаторов ON Semiconductor для автомобильных приложений

Диапазон выходных токов стабилизаторов с расширенным диапазоном рабочих температур находится в пределах от 70 мА до 1,5 А. Некоторые из этих микросхем заменяют популярные серии стандартных стабилизаторов, выпускаемые другими известными производителями аналогичной продукции. В этом случае получается простая замена уже проверенной схемы, но для жестких условий эксплуатации. Отпадает необходимость в изменении печатной платы и дополнительном макетировании новой схемы питания. Точность выходных напряжений стабилизаторов этой группы в большинстве случаев составляет ±2 или ±4 процента во всем диапазоне рабочих температур.

Для предотвращения перегрева при коротком замыкании в некоторых стабилизаторах схема защиты обеспечивает значительное уменьшение выходного тока при коротком замыкании. Это проиллюстрировано на рисунке 6.

Рис. 6. Схемы защиты линейных стабилизаторов от короткого замыкания с ограничением на уровне максимального тока и с уменьшением выходного тока

На левой части рисунка 6 приведена структура схемы с ограничением тока при коротком замыкании на уровне максимального значения. Рассеиваемая мощность на проходном транзисторе в этом случае будет максимальна. В средней части рисунка 6 приведена схема с уменьшением выходного тока при коротком замыкании выхода, а на графике приведена характеристика при срабатывании защиты в этом случае. Такой облегченный режим при коротком замыкании обеспечивается с помощью генератора тока и дополнительных диодов. Понятно, что рассеиваемая мощность на регулирующем транзисторе при коротком замыкании теперь будет существенно ниже.

На главной странице сайта ON Semiconductor http://www.onsemi.com/ представлены ссылки на основные разделы продукции этого производителя. В скобках рядом с каждым названием раздела указано количество компонентов для соответствующей продукции, но самое большое число расположено в скобках рядом с линейными стабилизаторами. Таким образом, линейные регуляторы — одно из основных направлений в производстве полупроводников компании ON Semiconductor.

Ответственный за направление в КОМПЭЛе — Валерий Куликов

Источник