當較低的電流消耗會帶來麻煩時

Abhinay Patil

線性穩(wěn)壓器是相當簡單的器件，沒有太多挑戰(zhàn)。話雖如此，您仍然偶爾會遇到麻煩。

作為現(xiàn)場應用工程師，有時客戶要求我建議更換他們從其他供應商處使用的零件。在許多情況下，更換零件的決定是由客戶的生產(chǎn)/采購團隊做出的，原始電路設計師可能不知道這一變化。決策過程相當簡單，與要更換的器件相比，替代器件應具有相同的功能、封裝和引腳配置，以及相同或更好的電氣規(guī)格。選中所有這些框后，向組件工程師提供必要的比較數(shù)據(jù)，并將新組件作為第二個源替代方案添加到物料清單中。完成此操作后，您應該一切就緒。也就是說，直到與舊組件忠實工作的產(chǎn)品在切換到替代方案后開始在生產(chǎn)線上出現(xiàn)故障。出了什么問題？！

我參與過一個這樣的案例，我們遵循前面提到的流程，將我們的一個隔離式RS-485收發(fā)器設計為客戶設計中另一個供應商設備的第二個來源。這些設備在外形、裝配和功能上兼容，我們的零件具有更好的電氣規(guī)格?？蛻衾^續(xù)從我們這里訂購了大量此零件，似乎沒有理由出現(xiàn)任何問題。但是，客戶報告說，新的RS-485收發(fā)器在生產(chǎn)測試臺上開始出現(xiàn)故障。由于設計中沒有其他任何更改，因此歸結為圖片中的新設備出了問題。

經(jīng)過進一步調查，我們發(fā)現(xiàn)為收發(fā)器總線側供電的線性穩(wěn)壓器沒有像預期的那樣調節(jié)到5 V，而是上升到更高的電壓。我們需要仔細審查和比較舊收發(fā)器和替換收發(fā)器的數(shù)據(jù)手冊，以及線性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊，以找出問題所在。

更好是一個定性術語，取決于所討論的參數(shù)。例如，當涉及到速度/CMRR/PSRR 時，越高越好;當涉及到失調電壓/漂移時，越低越好;而且，您不需要深刻的工程洞察力就可以知道，在功耗方面，越低越好。還是嗎？在這種特殊情況下，事實證明并非如此。舊收發(fā)器在空閑狀態(tài)下在總線側消耗15 mA（典型值），而新器件僅消耗2 mA（最大值）。難怪新設備在紙面上看起來更好。不幸的是，線性調節(jié)器似乎不同意并發(fā)瘋了。

正如我在本文開頭提到的，線性穩(wěn)壓器是相當簡單的器件，沒有太多需求。它們的一個特殊要求是它們需要最小負載電流才能正常工作。如果不滿足此條件，穩(wěn)壓器將停止正確調節(jié)，輸出電壓超出界限。如果穩(wěn)壓器的輸入電壓遠高于所需的輸出電壓，情況也可能變得更糟。閱讀這篇優(yōu)秀的文章，了解有關此主題的更多詳細信息。

許多現(xiàn)代線性穩(wěn)壓器在設計中都特別注意解決這個問題，并且不會造成此類問題。一些較舊的設備（如客戶設計中的設備）沒有，因此在系統(tǒng)設計過程中需要額外的預防措施。在某些情況下，可調輸出LDO的反饋電阻網(wǎng)絡負責最小負載電流。不幸的是，人們可能會無意中遇到這個問題，因為決定在保持比率不變的同時放大這些電阻。還可能存在另一種情況，即由LDO供電的設備在正常運行期間滿足負載要求，但在待機時則不滿足負載要求。這些都是需要注意的潛在陷阱，因此請務必仔細閱讀LDO數(shù)據(jù)手冊。如果有最小負載電流要求，通常會以某種方式說明。以下是幾個示例：

圖1.數(shù)據(jù)手冊中的最小負載電流示例。

圖2.左示意圖：穩(wěn)壓器使用舊器件時正常工作（滿足最小負載電流要求）。右示意圖：帶有新器件的不穩(wěn)定穩(wěn)壓器（負載電流不足）。

回到我們的故事 - 一旦了解了問題的根本原因，修復起來就相當簡單了。我們所要做的就是在穩(wěn)壓器輸出端添加一個泄放電阻，以消耗最小的負載電流。雖然一個不講道理的客戶很容易責怪我們，但這個特定的客戶可以看到這個故事有趣的一面，并且能夠欣賞從這一集中學到的技術。

圖3.在添加泄放電阻以消耗所需的最小負載電流后，問題解決了。

審核編輯：郭婷