LDO器件关键特性详解.doc

LDO 低压差线性稳压器件，常见的电源拓扑如下：下面将会以TI的一款LDO芯片来介绍其主要参数： 资料来源于TI官网。FEATURE=器件的特性（厂商也要吹牛逼）1.Available in 1.8 V, 2.5 V, 3.3 V, 5 V, and Adjustable Versions可以获得的版本，也就是输出电压类型：1.8v，2.5v，3.3v，5v以及输出可调节的版本。2.Space-Saving SOT-223 and WSON Packages这个是描述的封装类型。封装指的是体积大小，引脚尺寸；这个参数将会影响到PCB板上的面积以及散热性能。3.Current Limiting and Thermal Protection有电流限制以及热保护功能；电流超过一定值或者温度过高，器件将会停止输出，直到电流小于判断阈值，温度小于判断阈值。4.Output Current 800 mA输出电流可以达到800mA，但是正常工作电流要小于此值，不然功率损耗太大。5.Line Regulation 0.2% (Maximum)线性调整率，输入电压在规定范围内的变化对输出电压造成的影响的大小（也就是输出电压的变化率）。=（vout正常-vout1）/vout正常6.Load Regulation 0.4% (Maximum)负载调整率，指的是负载变化时造成输出电压的变化。=（vout正常-vout1）/vout正常7.Temperature RangeLM1117: 0C to 125C这个一般指的是器件的存储温度以及使用的温度，超过规定的温度值，芯片可能会损坏。-以下也能见到-8.Output Noise from 10Hz to 10KHz: 0.003% of VOUT输出噪声，也就是纹波，为输出电压Vout*0.003%，表示的是幅度；10Hz-10KHz是频率。9. Output Voltage Accuracy: 1%输出电压精确度。比如输出5V，则变化范围是(5-5*1%)到（5+5*1%）。10. Maximum Quiescent Current: IQMAX=6mA芯片没工作的情况下，就是输出电流为0时（有输入电流时），器件本身消耗的电流，所有的东西不可能做到的绝对电阻无限大。11. GROUND Current地电流，指的是器件正常工作时，输入电流与输出电流差值。12. PSRR at IOUT=300mA and f=120Hz: 70dB电源抑制比(PSRR)是输入电源变化量（以伏为单位）与转换器输出变化量（以伏为单位）的比值，常用分贝表示。PSRR = 20log(Ripple(in) / Ripple(out)来自互联网：LDO需要连接外部输入和输出电容器。利用较低等效串联电阻(ESR)的大容量电容器一般可以全面改善电源PSRR、噪声以及瞬态响应。 陶瓷电容器通常是首选，因为它的价格低而且故障模式是断路，相比之下钽电容器比较昂贵而且故障模式是短路而不被采用。输出电容器的ESR会影响其稳定性，陶瓷电容器具有较低的ESR，大概为10 m量级。采用陶瓷电容时，建议使用X5R 和X7R电介质材料，这是因为它们具有较好的温度稳定性。-APPLICATION=器件的应用场合1.Post Regulator for Switching DCDC Converter用于DCDC芯片转化器之后的稳压2.High Efficiency Linear Regulators高效的线性稳压器3.Battery Chargers电池充电器4.Portable Instrumentation便携式仪表5.Active SCSI Termination Regulator有源终端SCSI（Small Computer System Interface 小型计算机系统接口）稳压器DESCRIPTIONThe LM1117 is a low dropout voltage regulator with a dropout of 1.2 V at 800 mA of load current.LM1117是一款低压差稳压器，在800毫安的负载电流下具有1.2 V的压差。加横线的注意，就是说在输出电流为800mA时，输入与输出的压差为1.2V。The LM1117 is available in an adjustable version,which can set the output voltage from 1.25 to 13.8 Vwith only two external resistors. In addition, it is available in five fixed voltages, 1.8 V, 2.5 V, 3.3 V，and 5V。LM1117是一个输出可调整的LDO版本，通过外部的两个电阻就可以设置输出为1.25V到13.8V。除此之外，还有固定输出版本可以使用。The LM1117 offers current limiting and thermal shutdown. Its circuit includes a Zener trimmed bandgap reference to assure output voltage accuracy to within 1%.LM1117提供限流和热关断功能。其电路包括一个齐纳调整带隙基准，以确保输出电压精度在1以内。A minimum of 10-F tantalum capacitor is required at the output to improve the transient response and stability。输出端至少需要10F的钽电容，以改善瞬态响应和稳定性。就是滤波电容（储能），一般的瓷质电容也行，性能太差当然不行。图一为封装信息图一之前说过了，封装大小的不一致，决定了器件大小，进而决定了器件的有效散热面积，造成器件发热，便携式器件发热，在电子产品热设计规范中，对于器件的温升有严格的要求。图二 实际使用时的典型电路图二图中包含输出电压的计算公式VOUT=1.25(1+R2/R1)。1.25V为反馈端电压值。一般而言，在其他芯片标注时，可能会遇到如下公式VOUT=1.25(1+R2/R1)+Iadj*R2，Iadj为反馈引脚电流值，但是一般为uA级，所以加黑部分在一般应用时一般可以忽略不计。PIN CONGFIGURATION AND FUNCTIONS图三 为芯片封装俯视图以及芯片引脚对应关系图三笔者是借用TI芯片的图来表述对应的含义，如果出现引脚与实物不符合的情况，均与笔者无关。以上描述的是引脚功能ADJ/GND表述的是在可调输出版本时，为调整端；在固定输出版本时，为接地端。Vin 为芯片的电源输入引脚。Vout 为芯片的稳压电源输出引脚。ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS绝对参数最小 最大单位最大输入电压（Vin和GND）万用表正表笔接输入，负表笔接GND测量； 20V功率损耗内部限制结温（器件内部工作最大温度） 150摄氏度焊接温度TO-220 (T) Package, 10 s260摄氏度SOT-223 (MP) Package, 4 s260存储温度-65 150摄氏度Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. These are stress ratingsonly, which do not imply functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under Recommended Operating Conditions. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability强调超出绝对最大额定值列出的可能会导致设备永久性损坏。 这些是压力评级只有在这些或任何其他超出建议的条件下的条件下，不暗示器件的功能操作运行条件。 暴露在绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。-也就是免责声明。The maximum power dissipation is a function of TJ(max), RJA, and TA. The maximum allowable power dissipation at any ambient temperature is PD= (TJ(max)TA)/RJA. All numbers apply for packages soldered directly into a PCB.上面为功耗的计算方式。ESD RATINGS防静电人体放电模式，防静电正负2000V。静电是幅值很大，电流很小。人体模式以及静电波形具体可以参考百度百科，静电说复杂也复杂，说简单也简单，还是自己去了解吧。RECOMMONENDED OPERATING CONDITIONSMIN MAX输入电压 15摄氏度结温LM11170 125摄氏度LM1117I-40 125The maximum power dissipation is a function of TJ(max), RJA, and TA. The maximum allowable power dissipation at any ambient temperature is PD= (TJ(max)TA)/RJA. All numbers apply for packages soldered directly into a PCB.上面为功耗的计算方式。每个厂商的描述不一致，测试条件也不一致。THERMAL INFORMATION与热有关的参数-一般描述的热阻，热阻就像电阻一样，电阻阻碍电流传输；热阻阻碍热量的传递、散发，越小越好。热指标LM1117、LM1117I单位SOT223TO-220TO-252WSONTO-2634引脚3引脚3引脚8引脚3引脚RJA 结到环境热阻61.623.845.139.341.3/WRJC(top)结到外壳（上）热阻42.516.652.131.444.1/WRJB 结到板上热阻10.45.329.816.524.2/WJT 结到顶部特征参数2.93.14.50.310.9/WJB 结到板上特征参数10.35.329.416.723.2/WRJC(bot) 结到外壳（下）热阻-1.51.35.61.3/WFor more information about traditional and new thermal metrics, see the Semiconductor and IC Package Thermal Metrics applicationreport, SPRA953.有关传统和新型散热指标的更多信息，请参阅“半导体和IC封装散热量度”应用报告SPRA953。TI的测量方法以及相关说明，SPRA953可以在某度上找到。LM1117 ELECTRICAL CHARACTERISTICS电性能参数说明unless otherwise specified, TJ= 25C.除非其他的申明，结温一般为25。（1）All limits are ensured by testing or statistical analysis.(2) Typical Values represent the most likely parametric normal.(3) Load and line regulation are measured at constant junction room temperature.（1）所有限制都通过测试或统计分析来确保。（2）典型值代表最可能的参数正常值。（3）负载和线路调节在恒定的室温下测量。笔者说：上面表示对于测试环境的描述、可能的参数值（与实际有出入）、代表他们的测试结果。参数测试环境小 典型 大单位VREF 参考电压（对于可调输出芯片，参考电压为ADJ引脚的电压）LM1117-ADJ 输出电流10mA输入电压减去输出电压为2V结温在25摄氏度时1.238 1.25 1.262VLM1117-ADJ输出电流在10mA到800mA之间；输入减去输出电压在1.4V到10V之间结温251.25超范围0C to 125C小于0或大于1251.225 1.27VOUT 输出电压（输出端电压值）LM1117-1.8 输出电流为10mA输入电压为3.8V，结温25摄氏度时1.782 1.8 1.818VLM1117-1.8 输出电流在0到800mA之间，输入电压在3.2到10V结温251.8超过结温范围0到125小于0或大于1251.746 1.854VOUT 输出电压变化率线性调整率LM1117-ADJ 输出电流为10mA输入减去输出电压在1.5V到13.75V结温250.035%V超过结温范围0到125小于0或大于1250.2%VOUT 输出电压变化率负载调整率LM1117-ADJ 输出电流在10mA到800mA变化时输入减去输出电压为3V结温250.2%V超过结温范围0到125小于0或大于1250.4%以上数据表来源于TI数据手册翻译，对于其中部分做了说明，当您发现错误时，请指出。谢谢。LM1117 ELECTRICAL CHARACTERISTICS继续电性能参数除非有说明，否则结温为25摄氏度下。(4) The dropout voltage is the input/output differential at which the circuit ceases to regulate against further reduction in input voltage. It is measured when the output voltage has dropped 100 mV from the nominal value obtained at VIN= VOUT+ 1.5 V.(5) The minimum output current required to maintain regulation.（4）压差电压是输入/输出差分，电路停止调节以防止输入电压的进一步降低。 当输出电压从VIN = VOUT + 1.5 V时获得的额定值下降100 mV时测量。（5）维持调节所需的最小输出电流。参数测试环境小 典型 大单位VIN减去VOUT输入电压减去输出电压为压差输出电流为100mA时结温25摄氏度 1.1V超过规定范围 1.2输出电流为500mA时结温25摄氏度 1.15V超过规定范围 1.25输出电流为800mA时结温25摄氏度 1.2V超过规定范围 1.3电流限制输入电流减去输出电流为5V时，结温为25摄氏度时800 1200 1500mA最小负载电流可正常输出电压时的电流LM1117-ADJ 输入电压为15V时结温25摄氏度 1.7mA超过规定范围 5静态电流LM1117-1.8V输入电压小于等于15V结温25摄氏度 5mA超过规定范围 10热管理这一部分还未理解纹波管理纹波频率120Hz，输入减输出电压为3V，纹波幅度为1VPP结温25摄氏度 75dB超过规定范围 60调整脚电流结温25摄氏度 60超过规定范围 120输出脚电流变化输出电流在10mA到800mA之间 输入减输出电压在1.4V到10V之间结温25摄氏度 0.2uA超过规定范围 5温度精确度 0.5%长时间工作稳定性结温125摄氏度。1000小时 0.3%平均输出噪声10KHz到10KHz 0.003%*Vout以上来自于TI数据手册翻译，外加菜鸟（本人）的理解，只供参考，如因此产生问题，与本人无关。TYPICAL CHARACTERISTICS典型特征图一表示在不同的结温下，输入减去输出的电压值与输出电流之间的关系。图二表示在不同的结温下，输出短路电流和输入减去输出电压的关系。图三表示，输出（负载）电流为800mA时，不同结温下的负载调整率。图四表示：纹波抑制与频率的关系（输入出现电压波动，输出调整能力）。笔者愚笨，还需要接着学习。图五表示，输出输入电容一定，纹波频率一定，纹波抑制与输出电流之间的关系。图六表示，温度精确性。温度不同时，输出电压的波动变化。图七温度和调整引脚电流之间的关系。图八是负载电流变化时，输出电压的瞬态反应速度。负载瞬态响应显示了电路在负载电流瞬变时,输出电压维持在特定范围内的能力，维持输出电压稳定来确保电路的正常工作。过快的响应会使输出电压发生damping，而太慢的响应会延长电压恢复正常水平的时间。好了，一般的LDO数据手册表格部分到这就结束了，下来会讲述典型应用电路以及计算等：接下来这部分大家按照要求都可以来绘制原理图，当然说道输入输出计算，涉及到的参数太多，笔者也是在工作中来写这个，没时间，也不精通计算。对于前面描述的部分，如果你是学生，可以多多学习，对于不会的就自己查找；对于工作人员可以看看一笑了之，确实没什么技术含量，仅供大家方便学习。部分来自互联网，谢谢。