本文主要討論了影響現代 LDO 穩壓器總啟動時間的因素,提出了計算開通斜坡時間的數學基礎,還介紹了浪涌電流計算、分析及最大壓擺率相關內容。具體如下:
*附件:揭秘 LDO 開通 啟動 時間.pdf
- 線性穩壓器開通時間簡介
- LDO 穩壓器開通時間是延遲時間和上升時間總和。延遲時間短,取決于器件啟動內部電路速度,其最佳估計值由數據表提供;上升時間是將輸出電壓從 0V 提升到最小穩壓值所需時間,與應用的穩壓值有關。
- 影響 LDO 上升時間的因素
- 基準電壓相關 :線性穩壓器基準有精密電壓源或精密電流源,開通時間受基準電壓開通或反饋環路中和形成的 RC 時間常數影響,基準電壓啟動速度通常很快,但現代 LDO 穩壓器中基準電壓可被濾波。
- 簡單用例
- 快速充電電路 :NR/SS 濾波器可提高 PSRR、降低噪聲,但可能使開通時間過長,現代 LDO 穩壓器帶有快速充電電路可縮短開通時間,文中給出了相關計算方程及轉換電壓等參數計算方法。
- 非理想 LDO 行為
- 具體用例和示例
- 介紹了多種 LDO 架構(如帶和并聯快速充電的精密電壓基準、帶快速充電但不帶的精密電壓基準、精密電流基準、使用軟啟動引腳啟動等)的 LDO 穩壓器案例,并給出相應計算分析及測量結果(涉及 TPS7A91、TPS7A84A、TPS7A96、TPS7H1111、TPS7A57、TPS7A74 等器件)。
- 基準電壓相關 :線性穩壓器基準有精密電壓源或精密電流源,開通時間受基準電壓開通或反饋環路中和形成的 RC 時間常數影響,基準電壓啟動速度通常很快,但現代 LDO 穩壓器中基準電壓可被濾波。
- 系統注意事項
- 浪涌電流計算 :浪涌電流是輸出電流、輸出電壓上升時間和輸出電容的函數,與 LDO 穩壓器靜態電流關系不大,多數情況下可忽略其對浪涌電流的影響。文中給出浪涌電流計算方程,并指出浪涌電流過大可能導致的問題及解決途徑。同時說明了浪涌電流測量位置(A、B、C 三點)及各位置特點,B 點為測量浪涌電流首選,A 點測量峰值小電流脈沖長,C 點最不可取,測量易受電感影響產生振鈴且可能無法反映器件真實性能。
- 浪涌電流分析 :通過 TPS7A20 和 TPS7A20 和 TPS7A84A 兩個示例,展示了如何根據已知的開通過程輸出電容和負載,使用前面公式計算浪涌電流,并給出了相應的分析結果(包括輸出電壓和浪涌電流的測量值與分析值對比等)。
- 最大壓擺率 :某些應用需限制 LDO 穩壓器開通過程壓擺率,可通過調整或電容實現,指數上升輸出的器件較難符合要求,固定輸出 LDO 可增大使限流環路在一定時間內啟用以減慢輸出速度。
- 本文中引用的 LDO 穩壓器 :列出了文中各案例所引用的 TI LDO 穩壓器型號,包括 TPS7A20、TPS7A91、TPS7A96 等多種型號,并對部分案例中器件的特殊情況(如前饋電容情況)進行了說明。
- 結語 :介紹了用于 LDO 穩壓器啟動分析的框架,涵蓋快速充電電路影響及兩種內部精密基準,討論了非理想特性對啟動時間的影響,設計人員可借此計算開通斜坡時間、浪涌電流,評估壓擺率,確認啟動行為是否符合系統要求。
- 參考資料 :列出了撰寫本文所引用的 21 項參考資料,包括書籍、德州儀器(TI)的數據表、應用報告、論壇內容等,涉及線性系統分析、信號處理、LDO 穩壓器產品特性及相關應用注意事項等多方面內容。
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