LDO在電路應用中扮演著不可或缺的重要角色,但LDO發熱發燙的現象在開發過程中仍屢見不鮮;下面這個就是其中一個,本文就我的一些理解,說說關于這一問題的看法;請先看案例:
設計失誤的一個電路,該電路是數字電路的電源,為圖方便對12V直接通過線性電源芯片降壓到5V:
線性電源降壓12V轉5V
幾塊電路板打樣好后,測試均發現AMS1117-5.0芯片燙手,負載電流100mA多,也滿足芯片手冊里面的參數:
線性電源的特點:輸入電流 = 輸出電流。在圖1里,Ia = Ib = Ic,芯片U1(AMS1117-5.0)輸入輸出電壓相差12V - 5V = 7V,此時損耗功率至少 7V × 100mA = 0.7W,這就是U1燙手的原因。
吸取教訓后,不得不采用BUCK電路降壓,該電路作為模塊使用多年,穩定可靠;
以上是設計者對于該電路的問題描述,有原理圖,有數據表。分析下來也合情合理,做好板子測試,意外卻出現了,LDO發燙嚴重。接著計算了一下LDO的功耗有0.7W,然后說這是芯片發燙的原因;
然后咱們接著設計者的結論往下嘮哈;
LDO,中文低壓差線性穩壓器,其內部本質上就是通過負反饋電路調節控制MOS管的柵源極電壓,實現輸出電壓的穩定。所以在滿足VIN ≥ VOUT(NOM) + VDO的基礎之上,VDO越小,其性能越好,效率越高;所以首先第一點,設計者的輸入電壓12V,輸出電壓5V,壓差達到7V,屬實已經非常大了。這是造成芯片發熱的首要禍因;所以即便設計者看到上面他查到的規格書中參數可以符合他的設計要求,本能上也應該是持懷疑態度的;
于是我也查閱了該型號芯片的幾個不同廠家規格書,關于壓差參數的電氣特性描述。
這份是友臺半導體的:
AMS:
杰盛微:
關于這個參數,各家雖稍有不同,但大體上給出的VDO都是一個非常低的數值;設計者一方面是自己對LDO的工作原理了解的不是很多,二是也讓上面的規格書給坑了一把;讓我們同情他一秒鐘;不過后續他使用的BUCK電路來代替原有設計,相對就合理得多了。
另外,就設計者的這個功耗700mW, ASM1117-5有個封裝是TO-252,最大功耗可以做到900mW,也還有一些余量。如果使用這個芯片的話,可能不至于發燙。不過這確實也仍不是一個良策;
在查找AMS1117-5規格書的時候,發現了個驚天大瓜。有個廠家規格書中關于靜態電流的描述如下:
我揉了揉眼睛,確定我沒有看錯。各位,你們覺得呢?
關于這個規格書的利用吧,我有兩點體會:一是不要挑戰他;二是也不要完全相信它;
不要挑戰它
我們就老老實實圍繞規格書中的type值進行設計,能調整外圍電路的調整外圍電路,不能調整并且這個型號不符合設計需求的,那就換個型號。
不要完全相信它
平時打好基礎,基礎知識掌握扎實,對于規格書中不合理的描述,持懷疑態度,該論證的論證,該橫向對比的對比;發現不靠譜馬上棄用。