如何為便攜產(chǎn)品選擇合適的LDO

接地電流或靜態(tài)電流 (IGND 或 IQ)、電源波紋抑止比 (PSRR)、噪聲與封裝大小通常是為便攜式應(yīng)用決定最佳LDO選擇的要素。在選擇低壓降線性調(diào)節(jié)器(LDO) 時(shí)，需要考慮的基本問題包括輸入電壓范圍、預(yù)期輸出電壓、負(fù)載電流范圍以及其封裝的功耗能力。但是，便攜式應(yīng)用需要考慮更多問題。

輸入、輸出以及降低電壓

選擇輸入電壓范圍可以適應(yīng)電源的LDO。下表列出了便攜式設(shè)備所采用的、流行的電池化學(xué)物質(zhì)的電壓范圍。

在確定 LDO 是否能夠提供預(yù)期輸出電壓時(shí)，需要考慮其壓降。輸入電壓必須大于預(yù)期輸出電壓與特定壓降之和，即 VIN 》 VOUT + VDROPOUT。如果 VIN 降低至必需的電壓以下，則我們說 LDO 出現(xiàn)“壓降”，輸出等于輸入減去旁路元件 (pass element) 的 RDS(on) 乘以負(fù)載電流。

需要注意壓降時(shí)的性能變化。驅(qū)動(dòng)旁路晶體管的誤差放大器完全打開或者出于“待發(fā)狀態(tài)”(cocked)，因此不產(chǎn)生任何環(huán)路增益。這意味著線路與負(fù)載調(diào)節(jié)很差。另外，PSRR 在壓降時(shí)也會(huì)顯著降低。

選用可提供預(yù)期輸出電壓的 LOD 作為節(jié)省外部電阻分壓器成本與空間的固定選項(xiàng)，外部電阻分壓器一般用于設(shè)置可調(diào)器件的輸出電壓。利用可調(diào) LDO 可以設(shè)置輸出，以提供內(nèi)部參考電壓，其一般為 1.2V 左右，只需把輸出連接到反饋引腳。請(qǐng)與廠商確認(rèn)是否具備該功能。

負(fù)載電流要求

通考慮負(fù)載需要的電流量并據(jù)此選擇 LDO。請(qǐng)注意：額定電流為比如 150mA 的 LDO 可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)提供高出很多的電流。請(qǐng)查驗(yàn)最低輸出電流限值規(guī)范，或者咨詢有關(guān)廠商。

電池電壓

封裝與功耗

便攜式應(yīng)用本質(zhì)存在空間限制，因此解決方案的大小至關(guān)重要。裸片可以最小化尺寸但是缺乏封裝的諸多優(yōu)勢(shì)，如：保護(hù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及能夠被現(xiàn)有裝配架構(gòu)輕松采用等特性。芯片級(jí)封裝 (CSP) 能在提供裸片的尺寸優(yōu)勢(shì)的同時(shí)還可以帶來封裝的許多優(yōu)勢(shì)。

在無線手持終端市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，CSP產(chǎn)品正不斷推陳出新。例如，采用0.84 x 1.348-mm CSP的德州儀器 (TI) 200mA RF LDO，其采用可實(shí)現(xiàn)輕松裝配以及高板級(jí)可靠性的技術(shù)。

與SOT-23和SC-70封裝相比，采用芯片級(jí)封裝的LDO同時(shí)具備裸片尺寸優(yōu)勢(shì)與封裝優(yōu)勢(shì)

其他小型封裝包括流行的3x3mm SOT-23、小型2.13x2.3mm SC-70以及亞1毫米高度封裝 (sub-1-mm-height package)、ThinSOT及無引線四方扁平封裝 (QFN)。由于在下側(cè)采用了能夠在器件與PC板之間建立高效散熱接觸的散熱墊，QFN 因而可提供更好的散熱特性。

請(qǐng)注意不要超過封裝的最大功耗額定值。功耗可以采用PDISSIPATION = (VIN-VOUT)/(IOUT + IQ) 進(jìn)行計(jì)算。一般來說，封裝尺寸越小，功耗越小。但是QFN封裝可以提供極佳的散熱性能，這種性能完全可與尺寸是其1.5～2倍的眾多封裝相媲美。

LDO拓?fù)渑cIQ

為了最大化電池的運(yùn)行時(shí)間，需要選擇相對(duì)于負(fù)載電流來說靜態(tài)電流IQ較低的LDO。例如，考慮到IQ 只增加0.02%的微不足道的電池消耗，在100mA負(fù)載情況下，一般采用200μA的IQ比較合理。

另外，還需要注意的是，由于電池放電特性，某些情況下壓降會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生決定性影響。由于堿性電池放電速度較慢，其電源電壓在壓降情況下可以提供比NiMH電池更多的容量。必須在 IQ 和壓降之間仔細(xì)權(quán)衡，以便在電池壽命期間獲得最大的容量，因此，較低的IQ并不能始終保證長(zhǎng)電池壽命。

需要注意IQ 在雙極拓?fù)渲械谋憩F(xiàn)。IQ 不但隨負(fù)載電流變化很大，而且在壓降情況下會(huì)有所增加。

另外，需要注意在數(shù)據(jù)表中對(duì)IQ 是如何規(guī)定的。某些器件是在室溫條件下規(guī)定的，或者只提供顯示IQ與溫度關(guān)系的典型曲線。盡管這些情況有用，但是并不能保證最大的靜態(tài)電流。如果IQ 比較重要，則需要選擇在所有負(fù)載、溫度和工藝變量情況下都能保證IQ 的器件，并且需要選擇MOS類旁路器件。

輸出電容器

典型LDO應(yīng)用需要增加外部輸入和輸出電容器。選擇對(duì)電容器穩(wěn)定性方面沒有要求的LDO，可以降低尺寸與成本，另外還可以完全消除這些元件。請(qǐng)注意，利用較低ESR的大電容器一般可以全面提高PSRR、噪聲以及瞬態(tài)性能。

陶瓷電容器通常是首選，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格低而且故障模式是斷路，相比之下鉭電容器比較昂貴且其故障模式是短路。請(qǐng)注意，輸出電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 會(huì)影響其穩(wěn)定性，陶瓷電容器具有較低的ESR，大概為10豪歐量級(jí)，而鉭電容器ESR在100豪歐量級(jí)。另外，許多鉭電容器的ESR隨溫度變化很大，會(huì)對(duì)LDO性能產(chǎn)生不利影響。如果溫度變化不大，而且電容器和接地之間串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?一般200m)，可以取代陶瓷電容器而使用鉭電容器。需要咨詢LDO廠商以確保正確的實(shí)施。

RF與音頻應(yīng)用

最后，考慮便攜式應(yīng)用中所采用的、專用電路的功率要求。

RF電路(包括LNA(低噪聲放大器)、升壓/降壓轉(zhuǎn)換器、混頻器、PLL、VCO、IF放大器和功率放大器)，需要采用具有低噪聲和高PSRR的LDO。在設(shè)計(jì)現(xiàn)代收發(fā)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)非常小心，以保證低噪聲和高線性。

電源噪聲會(huì)增加VCO的相位噪聲，而且會(huì)進(jìn)入接收或發(fā)送放大器。在W-CDMA等流行手機(jī)技術(shù)對(duì)頻譜再生和鄰道功率提出嚴(yán)格要求的情況下，進(jìn)入放大器的基/柵或收集器/漏極電源的極少量電源噪聲就會(huì)產(chǎn)生鄰道噪聲或假信號(hào)。

為了滿足手機(jī)、MP3、游戲以及多媒體PDA應(yīng)用等便攜式設(shè)備中的音頻需求，可能需要300～500mA的LDO。而且，為了獲得良好的音頻質(zhì)量，這種LDO在音頻頻率(20Hz~20kHz)時(shí)應(yīng)該是低噪聲并可提供高PSRR。