传统的DC-DC一般要求输入输出的压差在2~3V以上,跟着年代的开展,这样的条件现已不能满意实践运用的需求。例如在无线通讯范畴,GPRS模块常用到的电压是4V,经常是经过5V转化而来,输入输出的压差需低至1V。针对这样的状况,所以LDO(Low
dropout regulator)应运而生。
相对DC-DC而言,LDO的长处是噪音低,静态电流小。许多DC-DC在外围电路里还需求有电感和续流二极管,而LDO的典型电路十分简略,许多LDO只需在输入端及输出端各接一颗旁路电容就能够安稳作业,关于节约PCB的布局空间也很有优势。Ricoh推出的许多LDO,还具有如负载短路维护、过压关断、过热关断、反接维护等其它的功用。
许多硬件工程师在LDO的运用中首要考虑输入电压规模,输出电压和电流、压差、纹波、功耗、静态电流等,但是往往会疏忽一个很重要的参数:负载调整率。本文就笔者在运用Ricoh的RP170N401B时因为忽视了负载调整率而来带的问题,并终究经过改善规划得到处理的进程,共享自己的一些经历。
问题描绘
笔者的电路如图1所示,体系12V转为5V,5V转化成3.3V和4V别离供MCU和通讯模块。因为通讯模块是守时翻开和封闭的,运用中发现只需U12(RP170N401B)的使能脚为低电平,体系就能正常作业,在MOD_EN拉高时,整个体系则被复位。
图1:笔者规划的开始版原理图
问题剖析
笔者开始是置疑4V后端的电路短路,导致5V电源被拉底,但因为6台样机均会产生这个问题,4V短路的可能性被扫除。实践上在电路中还有看门狗兼电源监控的规划,如图2所示,问题就产生在这里,其间的PW_EN脚直接操控5V转3.3V的LDO芯片。
图2:看门狗电路
笔者首要丈量了体系各个电源在MOD_EN被拉高时的波形,得到波形如图3所示。
图3:体系各电源波形
波形剖析:图中从上至下依次为12V、5V、4V、3.3V波形,图中3.3V被拉低了184ms,需求进一步看一下5V和4V电源线上的尖峰细节。将以上波形进行扩大后,得到如图4所示波形图。
图4:体系各电源波形扩大
波形剖析:图中从上至下依次为12V、5V、4V、3.3V波形细节。图中5V电压被拉至2.3V,此电压低于2.63V时706会输出200mS复位信号。实测时刻184mS,在丈量的差错规模内,与706的电源监控复位时刻附近,可持续监测706的复位信号,得到如图5、6所示波形。
图5:看门狗706的复位信号
波形剖析:图中从上至下依次为12V、5V、4V、PW_EN波形细节。4V跳变的瞬间,RST输出了低电平复位信号,将5V转3.3V的LDO使能脚拉底。
图6:复位波形细节
波形剖析:在5V下跌后回升至3V前,看门狗706即输出了低电平复位信号,且复位信号分两段,在电源电压2.65V前后呈现拐点,拐点前的下跌波形是随5V电源电压同步下跌;而拐点后的下降波形是看门狗芯片706监测到电源电压低于2.63V输出的复位信号。
图7:RP170N401B手册上的负载调整率
经过检查RP170N401B的器材手册,发现其在负载忽然变大时,输出电压因为不能及时调整而有瞬间的下跌。对应到体系中,在使能4V电源LDO使能端的瞬间,因LDO后端有负载,瞬间电流的冲击,使得LDO输入和输出均有必定瞬间压降,体系把12V拉低至9.6V,更严峻的是在50us内把5V电平拉低至2.6V以下,4.7V拉低到2.6V以下,引起电源监控芯片706输出复位信号,然后导致文头所述体系重启现象。
改善计划
从图7可见,当调整LDO输出的电容值时,其电压下跌也会变得陡峭,一起采取了以下两个办法:
1)LDO输出串联电感,经过电感的饱和电流来按捺芯片启动时的瞬态大电流。
2)调整LDO输入输出两头的电容的拓扑结构,经过电容储能来消除下跌。
图8:改善后的电路
LDO的负载改变率也是十分重要的参数,这往往也是规划中的一个盲区。终究笔者的电路如图8所示,增加了电感L1,C77调整到1000uF,重启的现象也成功处理。
经历总结
在LDO芯片的运用中,负载调整率也是一个很重要的参数,在新产品规划的选型之初就应当注重这个参数。对老产品现已运用的芯片,当其负载调整率不能满意实践运用的要求时,经过操控后端负载电路的瞬间功率、调整LDO级联的拓扑结构等办法,能够使得电源规划满意体系要求,然后使产品安稳可靠地运转。