基于LDO的優(yōu)化開關電源設計(2)

　　5. 輸出電容器

　　典型LDO需要增加外部輸入和輸出電容器。利用較低ESR的大電容器一般可以全面提高電源抑制比（PSRR）、噪聲以及瞬態(tài)性能。

　　陶瓷電容器通常是首選，因為它們價格低而且故障模式是斷路，相比之下鉭電容器比較昂貴且其故障模式是短路。輸出電容器的等效串聯(lián)電阻（ESR）會影響其穩(wěn)定性，陶瓷電容器具有較低的ESR，大概為10 mΩ量級，而鉭電容器ESR在100 mΩ量級。另外，許多鉭電容器的ESR隨溫度變化很大，會對LDO性能產(chǎn)生不利影響。電容的具體應用需要咨詢LDO廠商以確保正確實施。

　　6. 封裝

　　選擇LDO產(chǎn)品時應考慮LDO的散熱，負載大的LDO應盡可能選擇大封裝，這樣有利于LDO性能穩(wěn)定。

　　LDO應用于開關電源設計

　　遵循以上原則，本文選擇哈爾濱圣邦微電子有限公司生產(chǎn)的SG2002和SG2012系列LDO。

　　應用LDO于開關電源的電路如圖2所示，圖中虛線部分是開關電源通常采用的電路，它可以給LDO提供+6V/1.5A的輸出電壓/電流。該電源應用SG2002-5.0XN5/TR、SG2012-3.3XKC3/TR、SG2012-2.5XKC3/TR以及SG2012-1.8XKC3/TR分別生成+5.0V/0.3A、3.3/0.4A、2.5V/0.4A以及1.8V/0.4A電壓/電流。圖中LDO芯片的輸入端和輸出端接有1uF的瓷片電容，以此提高LDO的穩(wěn)定性。在每個LDO的BP端接上一個0.01uF的瓷片電容，可以有效地降低LDO的輸出噪聲。

　　LDO在開關電源中的作用

　　1. 簡化開關電源設計

　　開關電源多路輸出一般通過增加高頻變壓器反饋端來實現(xiàn)，這使得開關電源在設計過程中增加了設計者的工作量。應用LDO作為開關電源的輸出終端，可以極大地簡化開關電源的設計，縮短開發(fā)周期。

　　2. 提高開關電源的負載調(diào)整率

　　LDO是來穩(wěn)定電源電壓的專用芯片，目前有很多公司設計的LDO的負載調(diào)整率非常小。應用LDO可以大幅度地降低開關電源負載調(diào)整率。

　　3. 有效濾除開關電源電磁干擾，減小紋波輸出

　　開關電源的突出缺點是產(chǎn)生較強的EMI。EMI信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)傳導和輻射會污染電磁環(huán)境，對通信設備和電子產(chǎn)品造成干擾。如果處理不當，開關電源本身就會變成一個干擾源。LDO有較高的電源抑制比，且LDO是低噪聲器件，因此應用LDO可以有效地濾除開關電源EMI，減小紋波輸出。

　　4．為開關電源提供過流保護

　　盡管許多PWM控制芯片本身具有過流保護功能，但LDO的過流保護功能可以提升開關電源的安全系數(shù)。

　　試驗分析

　　圖3：開關電源負載調(diào)整率測試電路

　　下面通過以下兩個實驗來驗證該方案的可行性：

　　1．測量負載調(diào)整率

　　實驗電路如圖3所示。由電子負載依次拉出0mA到400mA的電流，在每個負載點記錄下開關電源的輸出電壓。測試數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，可以得出圖4所示的圖表。該圖充分說明，LDO優(yōu)秀的負載調(diào)整率已經(jīng)被完全移植到開關電源上。換言之，LDO極大地提高了開關電源的負載調(diào)整率。

　　2．輸出紋波的測量

　　分別在開關電源的LDO輸入端和輸出端接上示波器，可以得出圖5所示的波形。其中Ch1是LDO入口處的輸出波形，而Ch2是LDO出口處的輸出波形，即開關電源的最終輸出波形。

　　由上圖可以看出，LDO有效地濾除了開關電源EMI信號，相對于搭建常規(guī)EMI過濾器來講，應用LDO更簡單可靠。