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作为一名运用工程师,我经常被问及有关稳压器空载作业的问题。大多数现代 LDO 和开关稳压器均能在空载的状况下安稳作业,那么,人们为什么还要一再问询呢?一些旧式的功率器材要求具有最小的负载以确保安稳性,由于其间一个有必要得到补偿的电极受有用负载电阻的影响,如“低压降稳压器(问询运用工程师—37)中所述。”例如,图 A 显现,LM1117 至少需求 1.7 mA 的负载电流(最大 5 mA)。
大多数新式器材均能在无负载的状况下作业,关于这一规矩,很少有例外状况。一些规划技能使得 LDO 在运用任何输出电容(尤其是低 ESR 电容)的状况下都能保持安稳状况,它们也用于保证器材在无负载状况下的安稳性。关于少量需求负载的现代器材,这一约束一般是经过旁路元件的漏电流形成的,而不是安稳性原因形成的。那么,您怎么区分呢?请参阅数据手册。假如器材需求最小负载,数据手册必定会供给一些信息。
ADP1740 和其他低电压、高电流 LDO 都归于这一类。在最糟糕的状况下,集成电源开关发生的漏电流大约是 100 µA (85°C) 和 500 µA (125°C)。在无负载的状况下,漏电流会对输出电容充电,直到开关的 VDS 低到足以将漏电流减小至能够忽略不计的水平,一起添加空载输出电压。数据手册指出,至少需求 500 µA 的负载,因而,假如器材要在高温下作业,则主张运用仿真负载。该负载小于设备的额定值 2 A。图 B 显现了 ADP1740 数据手册中列出的最小负载电流标准。
假如数据手册中未明确指出最小负载,该怎么办?在大多数状况下,是不需求最小负载的。虽然听起来或许不太令人信服,可是,假如需求最小负载,数据手册中肯定会供给此类信息。可是,困惑往往随之而来,由于数据手册中一般运用图表来显现某个作业规模的标准。大多数这些图表选用对数方式,这使得它们能够显现数十年的负载规模,可是,对数刻度不能变为零。图 C 显现了 ADM7160 在 10 µA 到 200 mA 规模内的输出电压以及接地电流和负载电流。其他图表,例如接地电流与输入电压,显现了多个负载电流时的丈量成果,但并未显现电流为零时的数据。此外,PSRR、电源电压调整率、负载调整、噪声等参数指定了某个不包括零的负载电流规模,如图 D 所示。可是,这绝不意味着需求最小负载。
用户假如运用具有省电形式 (PSM) 的开关稳压器,则往往会忧虑稳压器在轻负载时的作业状况,由于 PSM 会削减作业频率、跳脉、供给脉冲群或呈现这些状况的某种组合。在轻负载的状况下,PSM 会削减功耗,进步功率。其缺陷在于输出纹波会明显添加,可是,器材仍可保持安稳状况,而且能够在空载时轻松作业。
如图 E 中所示,当负载在 800 mA 与 1 mA 之间切换时,ADP2370 高电压、低静态电流降压稳压器因 PSM 作业发生了更多的纹波。测验是在 1 mA 时完结的这一现实并不代表 1 mA 便是最小负载。
图 F 显现了随负载电流改变的纹波电压。在该例中,图中所示的纹波电压一向降到零,标明负载能够为零,而且空载时的噪声不会比电流为 1 mA 或 10 mA 时的噪声更糟糕。
定论
大多数现代稳压器均能在零负载电流的状况下安稳地作业,若存有疑问,可参阅数据手册。虽然如此,仍要留意。对数图表无法归零,且测验并非总是在零负载电流的状况下进行,因而,虽然未显现空载数据,您也不该推断出稳压器无法在空载状况下正常作业。运用开关稳压器时,在省电形式下呈现纹波是正常的,并非意味着不安稳。
参阅电路
买者自慎
线性稳压器
开关稳压器
Patoux、Jerome。“低压降稳压器(问询运用工程师—37),” 《模仿对话》,2007 年第 2 期第 41 卷。