上一篇介紹了LDO的兩種并聯方式之一:晶閘管并聯LDO的技術。 本文將介紹另一種方式:利用鎮流器內阻并聯LDO的技巧。
使用內部鎮流電阻的并聯 LDO
使用內部電阻并聯 LDO 的示例如下。 由于輸出路徑中的串聯電阻,輸出電流隨著負載電壓的降低而增加。
同樣在此示例電路中,具有較高輸出電流的 LDO 開始提供電壓。 當電流較大的LDO的輸出電壓流過鎮流器的內阻時,會引起壓降,但當出現與電流較小的LDO相同的電流時,電流較小的LDO也會開始提供電壓。 這樣,每個LDO都會通過電阻兩端的壓降為負載提供電壓,以平衡輸出電流。 輸出電流的平衡關系可用下式表示:
VOUT1-IOUT1×=VOUT2-IOUT2×
VOUT1:LDO1的輸出電流
VOUT2:LDO2的輸出電流
IOUT1:LDO1的輸出電壓
IOUT2:LDO2輸出電流
:鎮流器內阻
鎮流器的內阻、分流到VOUT1和IOUT2的電壓與LDO之間的電流差之間的關系可以用下式表示:
然而,VOUT1+IOUT2=ILOAD
從這個公式可以看出,當試圖改善VOUT1和IOUT2之間的電壓平衡時電阻串聯和并聯的公式電阻串聯和并聯的公式,鎮流電阻的內阻會減小,但當LDO之間的輸出電流差異較大時,它也會減小。 此外,負載點的電壓降隨著內阻值的減小而減小。
例如,當3.3V、1A輸出LDO1波動+1%,LDO2波動-1%時,輸出電流差將達到66mV(3.3V的2%)。 如果負載電壓2A分為1.2A和0.8A,則根據上述公式,鎮流器內阻為0.165Ω。
從右圖可以看出各LDO的輸出電壓是如何分配給負載供電的。 因為LDO1的輸出電流比較大,只有LDO1的電壓在負載電壓到0.4A。 鎮流器內阻引起的壓降在0.4A左右超過66mV(=0.4A×0.165Ω),LDO1和LDO2的輸出電流在VOUT點變得相同,LDO2的電壓開始流動。 在2A時分為1.2A和0.8A,與估計值一致。
本來并聯兩個輸出為1A的LDO是為了得到2A的輸出電壓,而對于一個最大額定輸出電壓為1A的LDO,當其中一個達到1A時,就達到了系統的最大輸出電壓,所以如圖所示,可以提供的最大輸出電壓變為1.6A。
請參閱下面的負載調節表。 隨著負載電壓的降低,鎮流器內阻引起的電壓降也隨之降低。 電壓降可以通過以下公式估算。 實際壓降是該電流加上 LDO 本身的負載調節電流。
VDIFF:LDO1和LDO2的輸出電流差
:鎮流器內阻
ILOAD:負載電壓*
*LDO1 和 LDO2 的輸出電壓都流經的區域。
在下面的 LDO 示例中,輸出電流容差為 ±3%(包括溫度特性)。 3.3V輸出時,1A LDO1波動+3%,LDO2波動-3%,輸出電流差198mV(3.3V的6%)。 如果負載電壓2A分為1.2A和0.8A,則鎮流器內阻為0.495Ω。
從左下圖可以看出各LDO的輸出電壓是如何分配給負載供電的。 如上例所示,電壓分布與輸出電流 ±1% 波動的估計一致。 另外,右圖表示該條件下的負載調整率特性。 負載電壓引起的壓降隨著鎮流器內阻的減小而減小。
如上所述,各LDO的輸出電流差、輸出電壓分布、輸出壓降之間存在著一種矛盾的權衡關系。 需要平衡各個特性來確定鎮流器的內阻值。 因為輸出電壓會流過鎮流器的內阻,會造成較大的功率損耗。 請確認使用的內部電阻的額定功率是否符合尺寸要求。 根據JEITA(RCR-2121A/B電子設備固定內部電阻使用注意事項手冊),建議在額定功率的50%以下使用。
要點:
?在鎮流器內部電阻并聯LDO的方法中,輸出電壓可以根據估算公式獲得的值進行分配。
?由于LDO的輸出電壓流過鎮流器的內阻,因此在負載點產生壓降,內阻產生功率損耗。
?各LDO的輸出電流差、輸出電壓的分布、輸出壓降之間存在矛盾和取舍。 需要在平衡各種特性的基礎上確定鎮流器的內阻值。