我設(shè)計(jì)的 LDO電 有問題嗎？

選擇像線性穩(wěn)壓器這樣簡(jiǎn)單的東西通常是熱動(dòng)力學(xué)方面的一課。線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或 FET,從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設(shè)備)作為 PNP.這種晶體管允許飽和，所以穩(wěn)壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右;與之相比，使用 NPN 復(fù)合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設(shè)備，其運(yùn)行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似。

設(shè)計(jì)人員通常在設(shè)計(jì)完成后才意識(shí)到他們的錯(cuò)誤?；蛘吒愀獾氖?，設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)失敗，因?yàn)榉€(wěn)壓器的運(yùn)行溫度超出了其額定溫度。借助新型線性穩(wěn)壓器的所有新特性和規(guī)格，很容易忽略封裝中耗散的瓦數(shù)。

請(qǐng)記住，線性穩(wěn)壓器基本上是一個(gè)傳遞元件和一個(gè)控制器。該元件是一個(gè)晶體管，它在控制回路的幫助下充當(dāng)可變電阻器，在傳輸元件和負(fù)載之間形成分壓器。

圖 1. 線性穩(wěn)壓器框圖。請(qǐng)注意將在其與負(fù)載之間形成分壓器的傳輸元件，從而消耗功率。

人們經(jīng)常忽略一個(gè)事實(shí)，即這不是一個(gè)神奇的實(shí)體。電壓在通過元件上下降并且變得更熱。例如，如果圖 1 中的電路具有 100 mA 的恒定負(fù)載，則可以對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化并為熱目的建模，如圖 2所示。輸入為 5V，輸出為 3.3V，輸出為 100ma，傳輸元件的功耗為 170mW。

如果輸入電壓為 24 伏怎么辦?現(xiàn)在消耗的功率為 (24-3.3) *100 mA = 2.07 瓦。這在許多微型 150 毫安穩(wěn)壓器中會(huì)過熱。當(dāng)然，我們都知道得更好。我們都知道 V=I*R 和 P=I*V。但是我們讓我們的頭腦欺騙我們?nèi)ニ伎迹暗挥?100 mA，或 50 mA，等等?！?然后，宇宙中無(wú)情的法則悄悄出現(xiàn)，以一種非常吉布斯式的方式擊中了我們的后腦勺[1]。

圖 2. 穩(wěn)定狀態(tài)下線性穩(wěn)壓器的簡(jiǎn)化模型，顯示了功率將在何處消散。

首先，這是我用來(lái)尋找線性穩(wěn)壓器的方法。這一切都與包裝有關(guān)，更重要的是，包裝中的瓦數(shù)。如果您計(jì)算功耗，您可以非常快速地選擇封裝尺寸。

1. 計(jì)算功耗。請(qǐng)記住，線性穩(wěn)壓器只是將額外電壓降轉(zhuǎn)換為熱量的可變電阻器(方程式 1)：

Pd= (Vi-V OUT )*I OUT (等式 1)

2. 計(jì)算設(shè)計(jì)所需的最大工作溫度所需的 θjA。這是結(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境溫度的熱阻抗規(guī)格，基于安裝在 PCB 上的封裝(攝氏度/W)。這通?；?150°C 的典型最高結(jié)溫(請(qǐng)注意，某些部件的最高結(jié)溫可能較低，請(qǐng)務(wù)必查看數(shù)據(jù)表)。所需的 θjA 應(yīng)為(等式 2)：

≤ (MaxJunctionTemp – MaxOperatingTemp)/Pd (Eq. 2)

a. 過濾到封裝中允許 θjA 小于上述計(jì)算的器件會(huì)產(chǎn)生滿足此初始結(jié)溫要求的部件。在最高結(jié)溫下正常工作會(huì)影響可靠性。根據(jù)電路板、氣流、環(huán)境和其他附近的熱源，留出一些余量始終是一種很好的設(shè)計(jì)實(shí)踐。

b. 一旦根據(jù)熱需求縮小列表范圍，就可以更輕松地了解其他愿望列表特性，例如快速瞬態(tài)響應(yīng)、電源良好、啟用、低噪聲等。

c. 始終測(cè)試您的最終結(jié)果!在實(shí)驗(yàn)室中使用熱電偶的一分鐘可能比數(shù)小時(shí)的計(jì)算更有價(jià)值。

只需使用此熱量計(jì)算器計(jì)算您的熱量。

可以更深入地檢查熱分析，但第一次通過將有助于過濾掉無(wú)法工作的部分，并引導(dǎo)您找到更有可能工作的部分。所提供的參考資料更深入地探討了這個(gè)主題，并展示了更多可能影響熱設(shè)計(jì)的因素。