산업기술
산업 제조
PCB에 대한 전력 조절 전략을 설계하고 있습니까? 아니면 보드용 맞춤형 전원 공급 장치를 만드는 작업을 하고 있습니까? 그렇다면 구성 요소에 보내는 전력을 제어하는 가장 좋은 방법에 대해 숙고하는 것이 중요합니다. 이것은 특히 고속 디지털 시스템을 다루는 경우에 적용됩니다. 그렇다면 전원이 중요합니까? 라인 전압에서 전력을 공급받든 배터리에서 전력을 공급받든 간에 시스템에 가장 적합한 수준으로 입력 전력을 제어하는 것이 적절합니다. 예를 들어 배터리의 전원을 사용하는 경우 LDO 회로가 이상적입니다. 선형 레귤레이터가 적절한 전압을 제공하기 때문입니다. 또한 입력 전압에서 더 낮은 정상 전압을 제공합니다.
하지만 LDO의 요소, 작동 원리, 응용 프로그램 등을 강조하여 LDO에 대해 더 자세히 설명하겠습니다.
시작하겠습니다!
LDO는 Low Dropout을 의미하는 약어입니다. 포화 또는 저손실 유형의 선형 레귤레이터라고 부를 수도 있습니다. 그리고 입력 전압과 출력 전압 공급 사이의 낮은 PD(전위차)에서 작동합니다.
LDO 레귤레이터는 기본 출력 전압보다 약간 더 큰 입력 전압만 사용할 수 있습니다. 그리고 장치가 가변 입력 전압을 갖는 강압 DC-DC 컨버터이기 때문입니다. 따라서 드롭아웃 전압은 입력과 선호하는 출력 전압 또는 전원 공급 장치 입력을 연결하는 최소 편차를 의미합니다.
또한 소자의 낮은 전력 효율에도 불구하고 ~1V의 낮은 드롭아웃 전압으로 안정적으로 동작할 수 있다. 선형 전압 조정기는 안정적이고 일정한 출력으로 다양한 전압 레벨을 제공할 수도 있습니다.
또한 LDO의 출력 전압은 배터리의 방전, 온도, 전력 손실 및 부하 임피던스와 무관합니다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리의 입력 전원 공급 범위는 2.7V ~ 4.2V입니다. 2.7V는 완전히 방전된 배터리를 나타내고 4.7V는 완전히 충전된 배터리를 나타냅니다. 따라서 배터리 전압이 3V 미만으로 떨어지면 LDO가 출력을 2.5V로 유지할 수 있습니다.
LDO의 요소 또는 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
회로도의 오류 증폭기
출처:Wikimedia Commons
LDO의 오류 증폭기를 설계하려는 경우 가능한 가장 낮은 전류를 끌어오는 것이 중요합니다. 왜요? 패스 트랜지스터의 게이트 커패시턴스가 크기 때문입니다. 따라서 증폭기의 출력 저항은 매우 낮아야 합니다.
또한 오류 증폭기에는 두 개의 입력이 있습니다. 첫 번째는 전압 분배기가 출력 전압을 더 낮게 조정하는 경우입니다. 그런 다음 기준 전압이 다음입니다. 따라서 두 입력 비교가 완료되면 오류 증폭기가 통과 요소의 저항을 수정합니다.
회로도의 통과 요소
출처:Wikimedia Commons
오류 증폭기는 피드백 루프 내부의 통과 요소를 구동합니다. 그리고 통과 요소는 전압을 입력에서 부하로 이동하는 데 도움이 됩니다. 또한 NMOS 및 PMOS를 통과 요소로 사용할 수 있습니다.
회로를 자세히 살펴보면 Vo(s) V1(s)에 연결 . 또한, PMOS 트랜지스터는 올바르게 조절하고 흠뻑 젖어 있는 상태를 유지하기 위해 최소 전압이 필요합니다.
그리고 최소 드레인-소스 전압 V2(s) 최소 전압을 제공하는 책임이 있습니다. 그러나 PMOS 통과 소자는 초저전압 장치에 적합하지 않다는 점에 유의해야 합니다.
또한 NMOS 트랜지스터로 낮은 드롭아웃 전압, 출력 및 입력을 얻을 수 있습니다. NMOS(통과 소자 기반) LDO의 이점은 레귤레이터의 출력이 트랜지스터의 소스에 있다는 것입니다. 또한 NMOS는 소스 팔로워 구성으로 들어갑니다.
이 요소는 오류 증폭기의 작동 지점을 설정하므로 조정기의 시작 지점을 나타냅니다. 또한 낮은 공급 전압에서 작업을 허용하기 때문에 밴드 갭 유형 전압 레퍼런스를 사용할 수 있습니다.
강력한 출력 커패시터
출처:Wikimedia Commons
부하 과도 현상이 발생하면 출력 커패시터를 통해 LDO가 부하 내부에서 전류를 이동할 수 있으며 오류 증폭기가 설정됩니다.
또한 커패시터의 ESR은 커패시터에서 부하로 이동하는 전압 흐름을 제한하기 때문에 큰 역할을 합니다. 따라서 ESR 범위(10~300m Ohms)가 있는 1µF 커패시터로 작업하는 경우 다음 커패시터 유형을 사용할 수 있습니다.
이 요소는 출력 전압을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 오차 증폭기를 사용하여 기준 전압과 출력 전압을 비교할 수 있습니다.
LDO 전압 조정기 회로도
LDO의 주요 구성 요소는 기준 전압 소스, 통과 요소 및 오류 증폭기입니다. 그리고 통과 요소는 P-채널 FET 또는 N-채널입니다. 따라서 입력 전압을 통과 소자(N-채널 트랜지스터)에 인가함으로써 시작됩니다.
그런 다음 트랜지스터는 선형 영역에서 작동하여 입력 전압을 감소시킵니다. 이 프로세스는 입력 전압이 원하는 출력 전압에 도달할 때까지 계속됩니다. 이 시점에서 오차 증폭기는 결과 출력 전압을 인식합니다. 그 후 오류 증폭기는 두 매개변수(출력 및 기준 전압)를 비교합니다.
또한 오류 증폭기는 FET의 게이트를 올바른 작동 지점으로 변경합니다. 결과적으로 출력에 정확한 전압이 있는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 따라서 오류 증폭기는 입력 전압이 변경될 때 일정한 출력 전압을 갖도록 FET를 조정합니다.
작동 조건이 정상 상태일 때 어떤 일이 발생합니까? 글쎄, LDO는 간단한 저항으로 작동합니다. 또한 Enable 핀으로 레귤레이터를 켜거나 끌 수 있습니다. 이 기능은 사용자가 LDO를 사용하지 않을 때 배터리 사용을 방지하는 데 도움이 됩니다.
고급 LDO는 사용자가 선택할 수 있는 기준 전압을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이 기능을 사용하면 장치를 프로그래밍할 수 있습니다.
일반적으로 LDO는 고주파수를 접지로 우회할 수 있습니다. 그리고 이것은 모두 출력에 대각선으로 연결된 션트 커패시터 덕분입니다. 그러나 회로 설계자는 다단계 조정기의 출력을 필터링하는 데 더 많은 주의를 기울입니다. 안타깝게도 그들은 입력 필터링에 중점을 두지 않습니다.
따라서 EMI 필터로 LDO를 높일 수 있습니다. 그렇게 하면 장치가 EMC/CISPR을 준수하게 됩니다. 흥미롭게도 이 기능은 스위칭 조정기로 고차 고조파를 생성하는 데 중요합니다.
또한 시스템(아날로그 및 디지털)의 전력 분배를 개선하기 위해 필요한 다른 측면을 추가할 수도 있습니다.
다음은 LDO를 선택하기 전에 고려해야 할 중요한 매개변수입니다.
이 매개변수는 다양한 부하 조건에서 특정 출력 전압을 유지하는 회로의 능력을 나타냅니다.
부하 규제 =∆Vout/ ∆Iout
Quiescent는 휴면 상태입니다. 따라서 대기 전류는 시스템이 대기 모드에서 전류를 소비하는 경우입니다. 또한 이것은 배터리가 장치에 연결된 경우에만 발생합니다.
과도 응답은 부하 전류 단계 변경에 대한 최대 허용 출력 전압 차이를 나타냅니다. 라인 스텝 응답을 호출할 수도 있습니다. 그리고 이 매개변수는 다음과 같은 기능을 합니다.
최대 부하 전류(Iout max )
출력 커패시터의 ESR
출력 커패시터 값(Cout )
바이패스 커패시터(Cb )
과도 응답 방정식은 다음과 같습니다.
∆Vtr, 최대 =(Iout, 최대 / Cout + Cb) ∆t1 + ∆VESR
라인 레귤레이션은 다른 입력 전압으로 특정 출력 전압을 유지하는 회로의 능력입니다. 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
라인 규제 =∆Vout / ∆Vin
LDO의 PSSR은 장치가 AC 요소를 폐기할 수 있는 경우입니다. AC 요소의 좋은 예는 리플 전압입니다. 따라서 아래 방정식으로 표현할 수 있습니다.
PSRR(dB) =20 로그(Vripple(입력)/Vripple(출력))
다음 애플리케이션에서 LDO 회로를 사용할 수 있습니다.
LDO 회로는 전자 산업에서 중요한 역할을 합니다. 결국 대부분의 전원 공급 장치에는 선호하는 전압을 얻기 위해 선형 조정기가 필요합니다. 따라서 이 장치는 입력 전압 강하에 관계없이 일정한 출력 전력이 필요한 프로젝트에 이상적입니다.
또한 회로도를 참조하여 주요 구성 요소를 이해할 수 있습니다. LDO 레귤레이터에 대해 어떻게 생각하십니까? 자세한 내용은 언제든지 문의해 주십시오.
산업기술
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