最小負載電流工作 — 零負載工作
發布時間:2019-12-28 來源:Luca Vassalli 責任編輯:wenwei
【導讀】作為一名應用工程師,我經常被問及有關穩壓器空載工作的問題。大多數現代 LDO 和開關穩(wen)壓(ya)器(qi)均(jun)能(neng)在(zai)空(kong)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo),那(na)麼(me),人(ren)們(men)為(wei)什(shen)麼(me)還(hai)要(yao)再(zai)三(san)詢(xun)問(wen)呢(ne)?一(yi)些(xie)老(lao)式(shi)的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)要(yao)求(qiu)具(ju)有(you)最(zui)小(xiao)的(de)負(fu)載(zai)以(yi)保(bao)證(zheng)穩(wen)定(ding)性(xing),因(yin)為(wei)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)必(bi)須(xu)得(de)到(dao)補(bu)償(chang)的(de)電(dian)極(ji)受(shou)有(you)效(xiao)負(fu)載(zai)電(dian)阻(zu)的(de)影(ying)響(xiang),如(ru)“低壓降穩壓器(詢問應用工程師—37)中所述。”例如,圖 A 顯示,LM1117 至少需要 1.7 mA 的負載電流(最大 5 mA)。

圖 A. LM1117 最小負載電流規格。
大多數新型器件均能在無負載的情況下工作,對於這一規則,極少有例外情況。一些設計技術使得 LDO 在使用任何輸出電容(尤其是低 ESR 電容)的de情qing況kuang下xia都dou能neng保bao持chi穩wen定ding狀zhuang態tai,它ta們men也ye用yong於yu保bao障zhang器qi件jian在zai無wu負fu載zai情qing況kuang下xia的de穩wen定ding性xing。對dui於yu少shao數shu需xu要yao負fu載zai的de現xian代dai器qi件jian,這zhe一yi限xian製zhi一yi般ban是shi通tong過guo旁pang路lu元yuan件jian的de漏lou電dian流liu造zao成cheng的de,而er不bu是shi穩wen定ding性xing原yuan因yin造zao成cheng的de。那na麼me,您nin如ru何he辨bian別bie呢ne?請qing參can閱yue數shu據ju手shou冊ce。如ru果guo器qi件jian需xu要yao最zui小xiao負fu載zai,數shu據ju手shou冊ce必bi定ding會hui提ti供gong一yi些xie信xin息xi。
ADP1740 和其他低電壓、高電流 LDO 都屬於這一類。在最糟糕的情況下,集成電源開關產生的漏電流大約是 100 µA (85°C) 和 500 µA (125°C)。在無負載的情況下,漏電流會對輸出電容充電,直到開關的 VDS 低到足以將漏電流減小至可以忽略不計的水平,同時增加空載輸出電壓。數據手冊指出,至少需要 500 µA 的負載,因此,如果器件要在高溫下工作,則建議使用仿真負載。該負載小於設備的額定值 2 A。圖 B 顯示了 ADP1740 數據手冊中列出的最小負載電流規格。

圖 B. ADP1740 最小負載電流規格。
ruguoshujushoucezhongweimingquezhichuzuixiaofuzai,gaizenmeban?zaidaduoshuqingkuangxia,shibuxuyaozuixiaofuzaide。suirantingqilaikenengbutailingrenxinfu,danshi,ruguoxuyaozuixiaofuzai,shujushoucezhongkendinghuitigongcileixinxi。raner,kunhuowangwangsuizhierlai,yinweishujushoucezhongtongchangshiyongtubiaolaixianshimougegongzuofanweideguige。daduoshuzhexietubiaocaiyongduishuxingshi,zheshidetamenkeyixianshishushiniandefuzaifanwei,danshi,duishukedubunengbianweiling。tu C 顯示了 ADM7160 在 10 µA 到 200 mA fanweineideshuchudianyayijijiedidianliuhefuzaidianliu。qitatubiao,lirujiedidianliuyushurudianya,xianshileduogefuzaidianliushideceliangjieguo,danbingweixianshidianliuweilingshideshuju。ciwai,PSRR、電源電壓調整率、負載調整、噪聲等參數指定了某個不包括零的負載電流範圍,如圖 D 所示。但是,這絕不意味著需要最小負載。


圖 C. ADM7160 輸出電壓以及接地電流和負載電流。

圖 D. ADM7160 負載調整。
用戶如果使用具有省電模式 (PSM) 的開關穩壓器,則往往會擔心穩壓器在輕負載時的工作情況,因為 PSM 會減少工作頻率、跳脈、提供脈衝群或出現這些情況的某種組合。在輕負載的情況下,PSM 會減少功耗,提高效率。其缺點在於輸出紋波會顯著增加,但是,器件仍可保持穩定狀態,並且可以在空載時輕鬆工作。
如圖 E 中所示,當負載在 800 mA 與 1 mA 之間切換時,ADP2370 高電壓、低靜態電流降壓穩壓器因 PSM 工作產生了更多的紋波。測試是在 1 mA 時完成的這一事實並不代表 1 mA 就是最小負載。

圖 E. 省電模式下的 ADP2370 負載瞬態。
圖 F 顯示了隨負載電流變化的紋波電壓。在該例中,圖中所示的紋波電壓一直降到零,表明負載可以為零,並且空載時的噪聲不會比電流為 1 mA 或 10 mA 時的噪聲更糟糕。

圖 F. ADP2370 輸出紋波與負載電流。
結論
大(da)多(duo)數(shu)現(xian)代(dai)穩(wen)壓(ya)器(qi)均(jun)能(neng)在(zai)零(ling)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)穩(wen)定(ding)地(di)工(gong)作(zuo),若(ruo)存(cun)有(you)疑(yi)問(wen),可(ke)參(can)考(kao)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)。盡(jin)管(guan)如(ru)此(ci),仍(reng)要(yao)注(zhu)意(yi)。對(dui)數(shu)圖(tu)表(biao)無(wu)法(fa)歸(gui)零(ling),且(qie)測(ce)試(shi)並(bing)非(fei)總(zong)是(shi)在(zai)零(ling)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing),因(yin)此(ci),盡(jin)管(guan)未(wei)顯(xian)示(shi)空(kong)載(zai)數(shu)據(ju),您(nin)也(ye)不(bu)應(ying)推(tui)斷(duan)出(chu)穩(wen)壓(ya)器(qi)無(wu)法(fa)在(zai)空(kong)載(zai)情(qing)況(kuang)下(xia)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。使(shi)用(yong)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)時(shi),在(zai)省(sheng)電(dian)模(mo)式(shi)下(xia)出(chu)現(xian)紋(wen)波(bo)是(shi)正(zheng)常(chang)的(de),並(bing)非(fei)意(yi)味(wei)著(zhe)不(bu)穩(wen)定(ding)。
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