Steve Sandler răspunde la o întrebare a cititorului despre selectarea regulatorului corect de tensiune.

ÎNTREBARE: În prezent există atât de multe regulatoare de tensiune diferite pe piață. Cum aleg unul care să fie bun pentru circuitul meu?

RĂSPUNS: Uau, aceasta este o întrebare grea, dar și bună. Voi încerca tot posibilul pentru a răspunde concis. Cifrele de merit sunt utilizate în general pentru astfel de decizii, deoarece oferă o comparație cantitativă. Neglijând costul pentru moment, există șapte cifre semnificative de merit de luat în considerare.

FIXĂ SAU REGLABILĂ
Regulatoarele de tensiune sunt disponibile cu tensiune de ieșire fixă ​​sau reglabilă. Dacă nu trebuie să tăiați tensiunea de ieșire sau să o reglați la o tensiune nestandardă, atunci regulatorul de tensiune fixă ​​va utiliza mai puține piese și așa este adesea alegerea mai bună.

TENSIUNEA DE DROPOUT - REGULATOR LINEAR SAU (U) LDO
Mulți ingineri cred că acestea sunt la fel. Ei nu sunt. Un regulator liniar necesită de obicei o diferență de minim 3 volți între tensiunile de intrare și ieșire. Regulatoarele de abandon scăzut necesită, în general, diferențial mai mic de 1V, iar ULDO-urile necesită mult mai puțin, cu unele de până la 35mV.

IEȘIRE MAXIMĂ CURENT
Valoarea nominală a curentului de ieșire al regulatorului trebuie selectată în mod rezonabil aproape de curentul maxim necesar în circuit. Regulatoarele ușor încărcate ajung adesea cu probleme de stabilitate http://powerelectronics.com/power-management/no-load-specification-impacts-power-supply-performance. De asemenea, pentru ca circuitele limită de curent din regulator să fie utile, nu vrem să alegem un dispozitiv care să fie prea mare, deoarece curentul de scurtcircuit va fi, de asemenea, prea mare pentru a proteja circuitul.

EXACTITATE DE TENSIUNE
Desigur, motivul regulatorului de tensiune este de a face tensiunea mai precisă, dar cât de precisă este suficient de precisă. Acest lucru este dependent de circuit. Dacă utilizați un regulator pentru a alimenta IC-uri digitale sau opamps, de exemplu, cerința de reglementare nu este adesea o preocupare mare și 5% este destul de tolerabil. Dacă regulatorul de tensiune este utilizat și ca tensiune de referință, atunci precizia ar fi mai importantă. Rețineți că regulatoarele și referințele sunt FOARTE DIFERITE și nu sunt cu adevărat interschimbabile, dar multe convertoare A/D cu cost redus folosesc VDD și ca referință A/D.

PSRR
În trecut, performanța PSRR a regulatoarelor LDO și ULDO a fost slabă în comparație cu regulatoarele liniare. Tehnologia se îmbunătățește rapid în acest sens, multe LDO și ULDO asigurând performanțe excelente PSRR. Desigur, performanța PSRR trebuie măsurată la frecvența de interes. Cele mai multe dispozitive sunt specificate la 120Hz și acest lucru se datorează faptului că, în trecut, am folosit redresoare transformatoare pentru a crea tensiunea de intrare la regulatoarele liniare, iar redresoarele transformatorului au o ondulație de două ori mai mare decât frecvența rețelei de curent alternativ. Astăzi, majoritatea regulatoarelor liniare sunt conectate la sursele de alimentare de comutare, astfel încât preocuparea se referă la armonicele frecvenței de comutare și la orice alte surse de zgomot la intrarea regulatorului. O cifră mai bună a meritului este probabil produsul PSRR și al frecvenței, la fel ca Gain Bandwidth într-un opamp. PSS poate varia dramatic între regulatoarele de tensiune așa cum se vede în Figura 1.

aleg

Figura 1. PSRR al unui LM317 și al unui regulator liniar personalizat. În acest caz, există o diferență de aproape 40 dB la frecvențele tipice de comutare.

ZGOMOT DE IEȘIRE

Spre deosebire de referințele de tensiune, regulatoarele liniare și LDO au adesea răspunsuri false, care vor interfera cu circuitele sensibile, cum ar fi ceasurile A/D și LNA-urile. Aceasta este una dintre cele mai importante cerințe și, în general, nu este bine specificată, deci planificați măsurarea mai multor dispozitive după ce ați restrâns puțin opțiunile. Figura 2 prezintă fluctuația unui ceas ADC cu pinteni de zgomot. Aceste pinteni se datorează zgomotului regulatorului, precum și alimentării cu energie electrică de comutare care se alimentează prin ceas.


Figura 2. Măsurarea jitterului de ceas A/D care arată „pintenii” din cauza zgomotului regulatorului de tensiune.


Figura 3. Urma albastră este ieșirea falsă a unui regulator de tensiune LM317 la aproximativ 1 kHz și toate armonicile sale. Urma verde este un regulator de tensiune liniar personalizat de înaltă performanță (NU LDO), iar urma galbenă este o referință de tensiune pentru comparație.

STABILITATE

Fișele tehnice tipice nu spun prea multe despre stabilitatea buclei de control, dar stabilitatea controlează performanța buclei închise a regulatorului și deci o stabilitate slabă înseamnă performanță slabă. Multe regulatoare oferă o diagramă care arată gama ESR pentru diferiți condensatori, dar nu există în general o evaluare cantitativă a stabilității, așa cum se întâmplă în planul de zgomot de ieșire pentru măsurarea mai multor dispozitive după ce ați restrâns puțin alegerile. Figura 4 prezintă impedanța de ieșire a două regulatoare de tensiune. LM317 are o stabilitate redusă, identificată prin vârful ascuțit în forma de undă, în timp ce regulatorul personalizat este foarte stabil, lipsit de vârful ascuțit. Stabilitatea slabă degradează, de asemenea, PSRR, așa cum se vede în Figura 5. Aplicațiile tipice pe care le văd în industrie sunt în intervalul de la 15 la 25 de grade, care este aproape de cea mai proastă curbă din această figură.


Figura 4. Impedanța de ieșire a două regulatoare utilizate pentru alimentarea unui ceas ADC.


Figura 5. PSRR vs Marja de fază. Stabilitatea slabă degradează semnificativ PSRR, deci planificați să o măsurați.

IMPEDANȚA DE IEȘIRE

Figura 6 arată măsurarea jitterului unui ceas ADC alimentat de fiecare dintre regulatoarele din este prezentat în Figura 4. Rețineți că vârful impedanței din figura 4 poate fi văzut în jitterul ceasului din Figura 6. Scopul este impedanța plană și cu condensatori cât mai mici posibili. Acest lucru este din motive de spațiu fizic și, de asemenea, din motive de cost, astfel încât dispozitivul cu o impedanță de ieșire mai mică este o alegere mai bună, dar atunci trebuie să fiți atenți și la ESR pentru a-l menține stabil. Deoarece acest lucru nu este, în general, în foaia tehnică, trebuie să planificați măsurarea mai multor dispozitive după ce restrângeți puțin opțiunile. Ca și în cazul PSRR, cifra de impedanță a meritului este probabil mai utilă ca Ohmi/frecvență, pe care ați putea să o recunoașteți ca fiind o inductanță echivalentă.


Figura 6. Jitterul ceasului cu fiecare dintre cele două regulatoare prezentate în Figura 4.

Există mai multe decizii independente, prezentate în Figura 7. Întrucât o mare parte a datelor nu sunt furnizate de producător, în general este mai bine să restrângeți alegerile folosind arborele decizional și apoi să testați câteva dispozitive sau să le testați pentru dvs. Aceste măsurători trebuie făcute fie în circuit, fie cu condensatoarele de ieșire pe care intenționați să le utilizați și la curentul de sarcină preconizat al regulatorului de tensiune.
Pentru note de aplicare cu privire la oricare dintre aceste măsurători, vă rugăm să vizitați www.picotest.com.


Figura 7. Arborele decizional care prezintă decizii independente .

Aveți întrebări despre acest articol? Dacă da, scrieți-le în secțiunea de comentarii de mai jos și voi răspunde cât mai curând posibil.