上一篇介绍了LDO的两种并联方式之一:晶闸管并联LDO的技术。 本文将介绍另一种方式:利用镇流器内阻并联LDO的技巧。
使用内部镇流电阻的并联 LDO
使用内部电阻并联 LDO 的示例如下。 由于输出路径中的串联电阻,输出电流随着负载电压的降低而增加。
同样在此示例电路中,具有较高输出电流的 LDO 开始提供电压。 当电流较大的LDO的输出电压流过镇流器的内阻时,会引起压降,但当出现与电流较小的LDO相同的电流时,电流较小的LDO也会开始提供电压。 这样,每个LDO都会通过电阻两端的压降为负载提供电压,以平衡输出电流。 输出电流的平衡关系可用下式表示:
VOUT1-IOUT1×=VOUT2-IOUT2×
VOUT1:LDO1的输出电流
VOUT2:LDO2的输出电流
IOUT1:LDO1的输出电压
IOUT2:LDO2输出电流
:镇流器内阻
镇流器的内阻、分流到VOUT1和IOUT2的电压与LDO之间的电流差之间的关系可以用下式表示:
然而,VOUT1+IOUT2=ILOAD
从这个公式可以看出,当试图改善VOUT1和IOUT2之间的电压平衡时电阻串联和并联的公式电阻串联和并联的公式,镇流电阻的内阻会减小,但当LDO之间的输出电流差异较大时,它也会减小。 此外,负载点的电压降随着内阻值的减小而减小。
例如,当3.3V、1A输出LDO1波动+1%,LDO2波动-1%时,输出电流差将达到66mV(3.3V的2%)。 如果负载电压2A分为1.2A和0.8A,则根据上述公式,镇流器内阻为0.165Ω。
从右图可以看出各LDO的输出电压是如何分配给负载供电的。 因为LDO1的输出电流比较大,只有LDO1的电压在负载电压到0.4A。 镇流器内阻引起的压降在0.4A左右超过66mV(=0.4A×0.165Ω),LDO1和LDO2的输出电流在VOUT点变得相同,LDO2的电压开始流动。 在2A时分为1.2A和0.8A,与估计值一致。
本来并联两个输出为1A的LDO是为了得到2A的输出电压,而对于一个最大额定输出电压为1A的LDO,当其中一个达到1A时,就达到了系统的最大输出电压,所以如图所示,可以提供的最大输出电压变为1.6A。
请参阅下面的负载调节表。 随着负载电压的降低,镇流器内阻引起的电压降也随之降低。 电压降可以通过以下公式估算。 实际压降是该电流加上 LDO 本身的负载调节电流。
VDIFF:LDO1和LDO2的输出电流差
:镇流器内阻
ILOAD:负载电压*
*LDO1 和 LDO2 的输出电压都流经的区域。
在下面的 LDO 示例中,输出电流容差为 ±3%(包括温度特性)。 3.3V输出时,1A LDO1波动+3%,LDO2波动-3%,输出电流差198mV(3.3V的6%)。 如果负载电压2A分为1.2A和0.8A,则镇流器内阻为0.495Ω。
从左下图可以看出各LDO的输出电压是如何分配给负载供电的。 如上例所示,电压分布与输出电流 ±1% 波动的估计一致。 另外,右图表示该条件下的负载调整率特性。 负载电压引起的压降随着镇流器内阻的减小而减小。
如上所述,各LDO的输出电流差、输出电压分布、输出压降之间存在着一种矛盾的权衡关系。 需要平衡各个特性来确定镇流器的内阻值。 因为输出电压会流过镇流器的内阻,会造成较大的功率损耗。 请确认使用的内部电阻的额定功率是否符合尺寸要求。 根据JEITA(RCR-2121A/B电子设备固定内部电阻使用注意事项手册),建议在额定功率的50%以下使用。
要点:
・在镇流器内部电阻并联LDO的方法中,输出电压可以根据估算公式获得的值进行分配。
・由于LDO的输出电压流过镇流器的内阻,因此在负载点产生压降,内阻产生功率损耗。
・各LDO的输出电流差、输出电压的分布、输出压降之间存在矛盾和取舍。 需要在平衡各种特性的基础上确定镇流器的内阻值。