使用均流双 LDO 使电流翻倍

考虑到低压差线性稳压器 (LDO) 的线性操作，听到它们被描述为有损和/或低效的情况并不少见。在很多情况下都是如此。有时，这是不公平的概括。您只需查看公式 1 即可了解原因：

损失在很大程度上取决于两个变量：V IN和 I OUT。(由于 V OUT是固定的，并且 I GND通常与 I OUT相比相对较小，因此通常无法对其进行调整以提高效率。)调整 V IN以减小 V IN – V OUT delta 可最大限度地减少损耗。然而，delta 只能在 LDO 的压降特性允许的范围内减小。之后，进一步减少损失的唯一方法是降低 I OUT。

然而，以这种方式减少损耗并不是那么简单，因为我们通常没有任何方法来减少负载。当V IN - V OUT delta 足够大或允许开关噪声时，开关模式电源可能是一个有利的替代方案。但是如果 delta 很小(例如 V IN : 1.2V, V OUT : 0.9V)或者如果需要干净的电源轨(即没有纹波)，LDO 是更理想的选择。唯一的问题是热量。

为了适应大负载(例如 5A)产生的热量，必须相应地调整包装的尺寸和形状。1(想想TO-220。)这确保了通过调节产生的热量可以从芯片散发到电路板和周围环境中。同样，电路板需要设计成能够充分散热。2这可能是一个可行的解决方案，但它有几个缺点：

· 热量集中在板上。在考虑热量如何对 PCB 上的其他集成电路 (IC) 和组件产生不利影响时，这可能会产生问题。如果放置得太近，热量很容易使另一个 IC 越过边缘进入热关断状态。如果本地环境过热，LDO 本身可能会进入热关断状态。有一个布局问题：将散热器连接到接地层可能很复杂。像 TO-220 这样的通孔散热器会在接地路径中形成孔洞，从而有效地改变信号的路由。最好使用表面贴装散热器或电源焊盘，因为它们可以避免产生此类孔。

· 更高的电流会增加压差。对于 LDO ，I OUT和 V DO之间存在线性关系。通过增加负载电流，增加的压差可能会阻止 LDO 在较小的 V IN - V OUT增量下进行调节。

· 较高的电流会降低电源抑制比 (PSRR) 。虽然这种关系不是线性的，但增加 I OUT会导致所有频率的PSRR降低。然而，更糟糕的关系是 PSRR 与 LDO 在接近压降时运行的接近程度。随着 V IN – V OUT delta 接近压差电压，PSRR 将由于 FET 增益降低而显着下降。降低的 PSRR 会限制 LDO 充分衰减上行纹波的能力。

我很高兴地说有一个替代方案：均流双 LDO。

通过并联使用两个 LDO，我们可以有效地在两个 IC 之间分配电流和损耗。因此，我们能够解决单 LDO 操作的缺点：

· 热量分布得更好。通过调节产生的损耗不是集中在一个位置，而是在两个共享负载的 LDO 之间分配。将热量散布到整个电路板上可能有利于系统并导致更简单的 PCB 设计。

· 辍学率较低。由于每个单独 LDO 提供的电流是单个 LDO 提供的电流的一半，因此压差会更低。这允许小的 V IN – V OUT三角形操作。

· PSRR 更好。类似地，PSRR 将由于每个 LDO 提供更少的电流而得到改善。此外，随着压差变小和 V IN - V OUT delta 增加，PSRR 将进一步提高。这转化为更干净的输出轨。

尽管采用两个 LDO 并将它们并联以分流电流的想法听起来很简单，但实现起来比您想象的要复杂得多。简单地将两个 LDO 的输出连接在一起，如图 4 所示，将无法确保电流的均分，因为具有稍高输出电压的 LDO 将占主导地位，并试图提供比另一个 LDO 更多的电流。占主导地位的 LDO 很容易进入电流限制，并且可能会热关断。

避免进入电流限制和热关断需要一种方法来匹配两个 LDO 的输出电压。一种方法是使用镇流电阻。这是一种简单的方法，但它不是很准确，并且通过镇流电阻器产生的损耗可能比预期的要高。输出电压容易变化 5% 或更多，尤其是在负载变化时。

另一种方法是最近作为 TI 设计引入的，它涉及引入一个额外的环路来匹配输出。这涉及在开环配置中添加一个运算放大器，该运算放大器比较流入主从 LDO 的电流，并相应地驱动从 LDO 的反馈节点。这种方法的好处是不会影响准确性并且消耗的功率更少。