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低壓差電壓調整器專有名詞及定義

        這份報告提供一個低壓差電壓調節器( LDO )專有 名詞和定義的了解,並且包括描述壓差電壓、靜態電流、待機電流、效率、暫態附應、線/負載調節、電源拒斥、準確度及功率消耗的基本概念 。每節包括一個例子來幫助理解。

1.壓差電壓(Dropout Voltage) 
         壓差電壓是電路停止更進一步對輸入電壓作縮減調整的 input -to-output 電壓差;這個發生點是在當輸入電壓接近輸出電壓時。圖一所示為一個典型的 LDO調節器電路。在壓差電壓區,PMOS導通元件是一個簡單的電阻器,並且壓差電壓是以導通電阻(Ron)的型式表示。
               
               

2.靜態電流(Quiescent Current) 
                     

         靜態或稱作接第電流為輸入及輸出電流間的差。在最大化 電流效率時,較低的靜態電流是必須的。圖三所示為靜態電流,其定義為
                   

 3.待機電流(Standby Current)
         待機電流為輸出電壓訊號被依暫停訊號關閉時,由調節器吸收 的輸入電流。如圖4所示,在待機模式時,參考準位及誤差放大器在LDO調節器中不被載入。
                   

 

 4.效率(Efficiency)
         LDO調節器的效率受製於靜態電流及輸出/入電壓。

                   

 

 5.暫態附應(Transient Response)
         暫態附應為負載電流呈步階改變所能允許輸出電壓最大變化的 能力。暫態附應為一輸出電容值、輸出電容等校串聯電阻、用來增加輸出電容以改進負載暫態附應之旁路電容及最大負載電流 (Io,max)方程式。最大暫態變化電壓定義為
                   
         式中Δt1為LDO調節器閉回路帶寬。 ΔVESR為輸出電容存在之ESR(RESR)所引起的電壓變動。這應用的決定在於這值有多小。 

6.線路調節能力(Line Regulation)

         式中Δt1線路調節是量測當輸入電壓變化時電路維 持輸出電壓規格的能力。線路調節的定義為
                   


7.負載調節能力(Load Regulation)
         式中Δt1負載調節是量測當負載情況變化時電路維 持輸出電壓規格的能力。負載調節的定義為
                   

 

         如圖8所示,在這裡最值得注意的是當負載電流在暫態下由零變化至最大額定 值或是相當傾斜的情況下,輸出電壓的變化。負載調節如同線路調節為一穩態參數,由ΔVLDR決定。圖9所示的電路特性為 TPS76350 5-V LDO調節器在考慮輸出電流的情況。增加開回路增益可以改善負載調節。



8.電源拒斥(Power Supply Rejection)

         電源拒斥比(PSRR),如同所知的鏈波拒斥,量測防止由輸入電壓變化對輸出 電壓所造成波動的能力。和線路調整相同的關係應用在PSRR上,除了整個頻譜被考慮了。
         鏈波拒斥的定義為
               

9.輸出雜訊電壓(Output Noise Voltage)
         輸出雜訊電壓為定輸出電流及ripple-free輸入電壓情況下在獲得頻率範圍 (10Hz to 100kHz)以外的RMS輸出雜訊電壓。由一個LDO調節器所產生的唯一雜訊為輸出雜訊電壓 (Output Noise Voltage)。
         大部分的輸出雜訊是由內部參考電壓所造成的。

10.不穩定的LDO調整器(Instability of LDO Regulator) 

      LDO製造一般提供了穩定範圍的補償串聯電阻值曲線圖,CSR會造成輸出電流的不穩定。CSR為等效輸出電容串聯電阻(RESR)及附加電阻(Radd)的和。

               

11.準確度(Accuracy)
         整個準確度所考慮的影響包含有線路調整(ΔVLR)、負載調整(ΔVLdR)、參考電壓漂移(ΔVo,ref)、誤差放大器電壓漂移(ΔVo,a)、外部取樣電阻容忍度(ΔVo,r)及溫度係數(ΔVTC)。定義為
         
               可調節式電源供應器輸出電壓的變化主要是由於溫度變化下的定值參考電壓源的及溫度變化下的差動放大器特性,及取樣電阻的容忍度。負載調節、線路調節、增益誤差,及抵補一般會引起整個準確度1%到3%的變化。

12.功率消耗及接面溫度(Power Dissipation and Junction Temperature)

         幾乎大部分的LDO調節器為確保他們正確操作下的接面溫度;最大允許不損壞裝置的接面溫度規格也被定出來。在這個功率消耗的限制條件下,調節器可以適用在所有的應用上。為確保接面溫度在可接受的限制範圍內,計算出可允許的最大功率消耗,PD(max),以及實際的功率消耗,PD,實際的功率消耗必須小於或等於最大功率消耗,PD(max)。最大功率消耗限制可用下列方程式來決定;

               
在這TJmax 為最大可允許接面溫度。 

RΘJA封裝接面到環境周圍的熱阻,例:285℃/W 5-terminal SOT23。
TA 環境溫度

調節器的功率消耗為
               


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