使用 LDO 稳压器保持电源电路的简单

例最近有人问我 TI 是否有跨设备连接到 LDO 控制器。该控制器采用小型晶体管 (SOT)-236 封装，在印刷电路板 (PCB) 上占据 3mm x 3mm 的区域。图 1 显示了推荐的控制器原理图。

图 1：简单的 LDO 控制器

从表面上看，使用大电流稳压器的方法看起来不错。在得知设计工程师想要支持从 1.35V IN到 1.0V OUT的最大 4A 电流后，我推荐了TPS7A85。

PS7A85 是一款低噪声 (4.4 µVRMS)、低压降 (LDO) 线性稳压器，具备 4A 的拉电流能力，其最高压降仅为 240mV。该器件的输出电压可通过引脚在 0.8V 至 3.95V 的范围内进行编程并可通过外部电阻分压器在 0.8V 至 5.0V 范围内进行调节。

TPS7A85 将低噪声 (4.4 µVRMS)、高电源抑制比 (PSRR) 和高输出电流性能相结合，非常适合为高速通信、视频、医疗或测试和测量 最高可驱动 1A 负载电流。TPS7A85 的高性能可限制电源生成的相位噪声和时钟抖动，非常适合为高性能串行器和解串器 (SerDes)、模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC) 以及射频 (RF) 组件供电。RF 放大器尤其受益于该器件的高性能和 5.0V 输出性能。

对于需要以低输入电压、低输出 (LILO) 电压运行的数字负载 [如特定用途集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA) 以及数字信号处理器 (DSP)]，TPS7A85 优异的精度特性（负载和温度范围内的精度为 0.75%）、远程感测、出色的瞬态性能以及软启动功能可确保最优系统性能。

TPS7A85 不是控制器，而是完全集成的 4A LDO 稳压器，采用 3.5mm x 3.5mm 20 引脚四方扁平无引线 (QFN) 封装。显然，该封装比 SOT-236 大一点。

立即的反应是，“TPS7A85 太复杂了。” 在某些情况下，更多的引脚等于更多的复杂性。然而，对于 TPS7A85，更多的引脚实际上转化为更少的组件。请参见图 2 中的等效 TPS7A85 原理图，其中外部组件数量从 9 个减少到 5 个。

图 2：TPS7A85 作为 4A LDO

为什么组件少了四个？TPS7A85 集成了 TI 的 ANY-OUT 功能，允许用户使用电压设置引脚动态设置 V OUT 。每当这些引脚之一接地时，电压就会增加到内部 800mV 参考电压。因此，通过将 200mV 引脚接地，V OUT立即变为 1.0V。

借助此功能，我们只需将适当的电压设置引脚接地，即可将电压从 800mV 更改为 3.95V，从而产生所需的输出电压。这种方法的可量化好处是：

· 1% 保证输出调节。

· 无需购买精密反馈电阻器来设置 V OUT（当然，如果我们愿意，我们仍然可以将 FB 引脚与外部电阻器一起使用）。

· 在应用程序中动态设置 V OUT的能力。

使用 LDO 控制器时，整体效率仅为 1/1.35V，即 74%。功率 FET 的总功耗在最坏情况下为 4A ×4350mV，即 1.4W。事实证明，这与使用 LDO 稳压器获得的效率相同。

为了管理热量，控制器使用两个外部 FET 来帮助散热，如图 3 所示。

图 3：驱动两个通道 FET 的 LDO 控制器

如果我们希望使用控制器，我建议添加另一个 RGATE 以帮助确保栅极驱动布局尽可能对称，以便 Q1 和 Q2 正确共享电流。在此应用中，FET 采用 5mm x 6mm 封装，占用的面积是控制器本身面积的六倍多。

TPS7A85 封装只有 3.5mm x 3.5mm，因此其热性能可能不如 LDO 控制器。但是让我们比较一下差异。借助控制器，FET 的结温到环境热阻 (T JA ) 为 25°C/W。因此，在功耗为 1.4W 的峰值电流下，温升应该在 1.4W × 25°C/W 左右，即 35°C。每个 FET 的温升为 17.5°C——假设 FET 平均分担温升。这看起来相当健壮。它与 TPS7A85 相比如何？

TPS7A85 的 T JA为 35.4°C/W，因此在峰值功率下，温升为 1.4W × 35.4°C/W，即 49.6°C。从表面上看，这看起来更糟，但真的吗？考虑一下集成 LDO 稳压器相对于 LDO 控制器的一些真正优势：

· 热关断 – LDO 控制器无法监控 FET 温度。TPS7A85 可以。

· 电流限制——LDO 控制器的唯一工作是调节 V OUT。当负载电流过高时，它没有限制电流或关闭的能力。TPS7A85 可以。

· 稳定性——如果我们想确保 LDO 控制器与应用中的 FET 和寄生电容和电感保持稳定，则必须添加额外的组件来测量环路稳定性。使用 TPS7A85，我们不会。

· 尺寸 – 由于外部 FET，LDO 控制器占用了更多的面积。TPS7A85 没有。

· 精度——本应用中的 LDO 控制器的整体精度为 2.5%。考虑到外部电阻器的最坏情况，这是 4.5%。TPS7A85 整体精度优于 1%。

· 噪声——LDO 控制器甚至没有在数据表中提及这一点。TPS7A85 在 1V OUT时的噪声约为 5μV RMS 10-100KHz 。

此列表中的最后两个优势值得强调，因为大多数选择 LDO 控制器或 LDO 稳压器而不是 DC/DC 转换器的应用都是为 FPGA 或 DSP 或精密 ADC/DAC 的精密 V CORE轨供电。

总而言之，LDO 稳压器方法似乎是完成工作的最简单方法。为我们的下一个设计考虑 TI 的 TPS7A85 大电流、高精度、低噪声 LDO 稳压器。