面向汽车应用的线性调整器与开关调整器的比较.PDFVIP

面 向 汽 车 应 用 的 线 性 调 整 器 与 开 关 调 整 器 的 比 较 关 键 字 ： 线 性 调 整 器 ， 开 关 调 整 器 ， LDO，陶瓷电容，汽 车 应 用 多年来，人们一直预测低压差线性调整器(LDO)要退出在汽车领域的应用。但是，LDO 调整 器持续生存着甚至茁壮成长，因为它们的价格便宜且使用方便。本文中，我将阐述 LDO 调整 器的复杂性，考察市场上的必威体育精装版进展(确实有一些进展)，并分析随着汽车电源需求的持续攀 升而向开关型调整器转移的趋势。 新型线性调整器 线性调整器有什么新技术呢？让我们首先看看输出电容。目前，陶瓷电容都选择的是 0402 封装，大多数原因在于所改进的材料已经把它们的温度范围从 125℃(257°F)提高到了 150℃(302°F)，所改善的安装方法减少了热冲击并提高了抗振能力。这些电容的小尺寸减 少了它们的感性成分，进一步提高了高频性能。但是，陶瓷电容的关键特性是其低的等效串 联阻抗或 ESR。 基本的闭环线性调整器系统由一个误差放大器、输出驱动器和负载组成。图 1 到3 详细描述 了双极型线性调整器的闭环频率响应，在保持系统设置和输出容值相同的情况下，改变输出 电容的 ESR可以看到其影响。具有 1欧姆 ESR(图1)的电容为稳定的；而具有 0.01 欧姆非常 低 ESR(图 2)的电容就不稳定；具有 3 欧姆较大ESR(图 3)的电容也不稳定。 开关电源设计中有一条非常实用的经验法则：无论何时闭环增益大于或等于 1，闭环相位永 远不会落在 360 度的 30 度之内。 大多数线性调整器并未给你提供测量稳定性曲线的可接入点。取而代之的是，芯片制造提供 一组与输出电容的 ESR数值相对应的曲线，显示哪些地方有可能出现稳定性问题。图 4 所示 为输出电容 ESR 的不稳定区和稳定区的典型差异，它取决于因输出电流变化引起的输出调整 器电压的变化。图 5 所示为输出电容数值上的不稳定和稳定区之间的差异。 负载响应时间通常与 IC稳定性产品区域呈相反的规律变化。环路响应时间一直被降低以提 供更佳的稳定性。用一个外部输出电容可以补偿大多数瞬态需求。要确保为你的需求提供一 个数值足够大的电容。要采用常用的电容方程： 来根据系统负载的大小计算电容数值、瞬态时间和系统容许的输出电压降。 无论调整器处于加载或待机状态下，静态电流都是一个重要的指标。历史上，静态电流不受 重视。随着汽车电子系统的增加，对现有电池和交流发电机的使用已经达到了极限。半导体 制造工艺对静态电流的大小有一定影响，对于以两种不同类型制造工艺生产的产品，我们可 以看到典型性能特征所受到的影响。图 6 所示为以双极工艺生产的器件，而图 7所示为以 BCD 工艺生产的器件。注意以 BCD 工艺制造的器件所具有的扁平线特性。 采用双极工艺的器件在高负载上静态电流会增加；采用 BCD工艺的器件在小负载和大负载时 都保持低的