如何將 LDO 用作負載開關(guān)

低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 能否成為良好的負載開關(guān)？這不就像把一個圓釘放在一個方孔里嗎？嗯，是的，但是如果滿足以下兩個或三個條件，LDO 可能是一個不錯的選擇：

· 輸入電壓 >15V（這消除了 80% 的負載開關(guān)）。

· 輸出電流 <1A（R-on 不太重要）。

· 每一分錢都很重要（LDO 可能比負載開關(guān)便宜）。

為了讓 LDO 模擬負載開關(guān)，它必須有辦法強制在 dropout 模式下運行?？烧{(diào) LDO 有一個反饋引腳，可讓您將器件置于壓降模式（全開輸出）。具有場效應(yīng)晶體管傳輸元件的 LDO 在壓差模式下具有低壓差和低靜態(tài)電流損耗。具有雙極傳輸元件且包含抗飽和電路的 LDO 在壓差模式下還具有低壓差和良好的靜態(tài)電流損耗。必須有一種方法來關(guān)閉和打開輸出，帶有啟用或關(guān)閉引腳的 LDO 具有此功能。

作為獎勵，LDO 具有僅在最佳負載開關(guān)中才有的標準功能，包括：

· 電流限制。

· 上升時間控制。

· 過溫關(guān)機。

將調(diào)整引腳接地將迫使大多數(shù)可調(diào) LDO 將盡可能多的電壓傳遞到輸出。LDO 上的電壓損耗與數(shù)據(jù)表中的壓差規(guī)格相同。如果您愿意，您可以將調(diào)整引腳連接到一個接地電阻和一個電容到 V OUT，這將提供受控的輸出壓擺率限制。壓擺率最終決定了輸出上升時間。即使反饋對地短路，輸出上升時間仍然由輸出電容和 LDO 電流限制控制；然而，該電流通常隨溫度和制造工藝而變化。請參閱數(shù)據(jù)表了解 I-limit 的范圍。

對于上述電阻器和電容器反饋連接，輸出上升壓擺率 (SR) 表示為公式 1：

Vref/(R*C) (1)

Vref 是 LDO 調(diào)整引腳電壓，R 和 C 是反饋元件。您可以使用公式 2 計算上升時間：

[V IN –Vdo] * R * C / Vref (2)

Vdo 是壓差電壓。

對于接地反饋連接，使用公式 3 計算輸出上升壓擺率（V/s）：

[I-limit]/成本 (3)

上升時間可按公式 4 計算：

[V IN –Vdo] * Cout / [I-limit] (4)

圖 1 是使用廉價 100mA 可調(diào) LP2951 LDO 的 24V 負載開關(guān)示例，該 LDO 具有 1.25V 反饋引腳和與大多數(shù)邏輯兼容的低電平有效使能引腳。

LP2951-xx-Q1設(shè)備為雙極性低壓差穩(wěn)壓器，可適應(yīng)高達35 V的寬輸入電源電壓范圍。8引腳LP2951-xx-Q1能夠從同一設(shè)備輸出固定或可調(diào)輸出。LP2951-xx-Q1通過將輸出和感測引腳以及反饋和V抽頭引腳連接在一起，輸出固定的5 V和3.3 V（取決于版本）?；蛘撸ㄟ^保持檢測和V抽頭引腳打開并將反饋連接到外部電阻分壓器，可以將輸出設(shè)置為1.235 V到30 V之間的任何值。
8引腳LP2951-xx-Q1還提供了額外的功能，特別適合電池供電應(yīng)用。例如，邏輯兼容關(guān)機功能允許調(diào)節(jié)器處于待機模式以節(jié)省電源。此外，還有一個內(nèi)置的監(jiān)控器重置功能，其中當V-OUT由于任何原因（由于V-In下降、電流限制或熱關(guān)機）下降其標稱值的6%時，錯誤輸出變低。

R1 和 C1 控制輸出上升時間。我在反饋引腳上添加了一個二極管，以在 V OUT瞬時短路的情況下保護它免受電容器電流的影響。

圖 1：LP2951 負載開關(guān)原理圖

我使用 16.2k 的 R 和 100nF 的 C 測量了圖 2 中的上升時間。計算得出的輸出上升壓擺率為 1.25V/(16,200Ω*100nF) = 0.77V/ms。測量值為 0.62V/ms。

圖 2：輸出上升時間波形

這種壓擺率限制策略確實有一個不需要的副作用。如圖 3 所示，前 870mV 的上升時間要快得多。然而，這對于大多數(shù)負載來說應(yīng)該無關(guān)緊要，尤其是 24V 負載。

圖 3：初始輸出步驟

您可以將反饋短路接地并移除 R1、C1 和 D1 以減少組件數(shù)量。在這種情況下，圖 4 中的上升時間更快，由電流限制和輸出電容決定。負載電流將從電容器中竊取電流并減慢上升時間。12.4V/ms 的上升壓擺率（負載為 40mA）表明電流限制為 164mA（負載為 40mA，電容器為 124mA）。請注意，在上升開始時仍有上升。

圖 4：由電流限制設(shè)置的輸出上升時間

圖 5 是 V OUT與負載電流的直流輸出特性。24V 系統(tǒng)可以接受壓差（100mA 時 460mV 電壓損失）。但是，電流限制的定義不是很好。

圖 5：輸出電壓與輸出電流

圖 6 是接地電流（靜態(tài)電流與輸出電流）。PNP 通路元件具有抗飽和功能，可保持靜態(tài)電流與負載電流成比例。

圖 6：靜態(tài)電流

最后，圖 7 是輸出短路情況下的輸出電流與時間的關(guān)系。

該器件在限流模式和溫度關(guān)斷模式之間切換。一些 LDO 可以提供穩(wěn)定的較低輸出電流，使器件保持在關(guān)斷溫度。

圖 7：短路電流與時間的關(guān)系

雖然負載開關(guān)通常最適合將電源切換到負載，但有時 LDO 更適合。跳出框框思考可以提供創(chuàng)造性的解決方案。