Для небольшой разницы Vin-Vout стоит ли использовать LDO против регулятора доллара?

14

Я хочу снизить напряжение с 5 до 3,3 В при 250 мА.

Насколько я понимаю, есть два варианта для рассмотрения:

  • Бак: больше места, дороже
  • LDO: меньше места, дешевле, труднее отводить тепло (?), Менее эффективно (?)

Что мне интересно, так это то, что LDO будет эффективнее и лучше справляться с этой работой? Я слышал, что в решениях от 6 В до 5 В обычно используются LDO вместо стабилизаторов напряжения, потому что они более эффективны, но мне интересно, работает ли это от 5 В до 3,3 В?

Томас О
источник
4
Многие распространенные конструкции импульсных регуляторов не очень эффективны с точки зрения эффективности, так как их выходное напряжение падает, потому что они имеют тенденцию иметь потерю фиксированного напряжения через диод Шоттки, который становится все более и более важным, когда выходное напряжение приближается к диоду вперед. вольтаж. Просто на что посмотреть.

Ответы:

11

Падение от 5 до 3,3 В при 250 мА будет означать необходимость потери 0,425 Ватт в LDO, вам понадобится массивный радиатор, чтобы это работало.

LDO никогда не будет более эффективным, чем понижающий преобразователь, если только вам не нужен настолько малый ток, что мощность, используемая самим регулятором, становится проблемой.

У меня сейчас неправильно спроектированная печатная плата, где я попытался сделать именно то, что вы предлагаете, чтобы превратить 5 В в 3,3 В при 200 мА, и хотя у меня есть большая медная плоскость в виде радиатора, LDO все еще достигает 80 ° C в несколько секунд.

В настоящее время я перерабатываю блок питания, чтобы вместо него использовать преобразователь MC34063A.

dren.dk
источник
6
.4W не массивный радиатор. Я рассеял 1 Вт с заземлением без проблем.
Кортук
1
Да, «массивный радиатор» полностью зависит от того, насколько велика печатная плата, у меня не было достаточно места для полной заземленной платы, поэтому я проиграл.
dren.dk
1
Жаль слышать, что Dren.dk. Я думаю, мы обойдемся с тем, что можем. Вы всегда могли потребовать охлажденный гелий для устройства.
Кортук
2
При низком напряжении (например, 3 В 3), диод свободного хода в источниках питания, таких как MC34063A, также может быть значительной причиной неэффективности. Если избавление от 400 мВт в LDO является «массивной» задачей, то 100 мВт в диоде также не могут быть незначительными.
Хорошо, что для 34063 также необходимы тонны дополнительного места, поэтому это может оказаться не лучшим решением, но для моего приложения у меня нет места для медной плоскости, необходимой для избавления от 425 мВт , но открытая область может удерживать переключатель, и это упрощает мою систему, чтобы иметь возможность подключаться непосредственно к 3,3 В от моего входного напряжения, YMMV и всего этого.
dren.dk
10

Многие уже дали вам свое мнение об эффективности энергопотребления, я просто хотел бы привести некоторые причины, по которым я видел, как другие делают это.

  1. Помехоустойчивость. Бак / бост регуляторы, более широко [SMPS] [1], имеют очень плохие шумовые характеристики. Они почти гарантируют гармоники на частоте переключения. LDO не делают, они создают очень гладкую власть.

  2. Простота: вы только падаете на небольшое напряжение, сохраняйте чистоту цепи и низкое количество компонентов.

Такая помехоустойчивость обычно является одной из основных причин, по которой я это вижу. На этой ноте нельзя обойти LDO, вы платите за мощность, чтобы получить чистую выходную мощность. Конкретная причина, по которой LDO так популярны, связана с тем, что вы можете использовать понижающую / повышающую нагрузку, чтобы получить напряжение, чуть превышающее рабочее напряжение вашего LDO. Я часто видел это в цепях 5 В, они повышают мощность до 5,5 В, а затем подают ее на шину 5 В. Это обеспечивает очень низкий уровень шума и высокое качество электроэнергии, при этом потери мощности составляют всего 1/11, при этом КПД по сравнению с LDO составляет около 90%.

Таким образом, с этой точки зрения, вы всегда можете понизить напряжение до 4 В с помощью резистора и LDO, но я бы просто LDO и удостоверился, что вы подключили его к тепловому тракту с низким сопротивлением, чтобы тепло легко рассеивалось.

Kortuk
источник
Да ... но большинство долларов, которые я видел, имеют выход <5mVp-p, что очень хорошо, конечно, это не так хорошо, как LDO, но действительно ли это имеет значение?
Томас О
Я согласен с вами относительно фактора простоты.
Томас О
Пока мы разговариваем, я сейчас читаю книги EMC. Да, это имеет значение, и 5mVp-p может быть тем, что вы видите, но я видел ужасные переходные процессы. Вы должны помнить, что они переключаются довольно быстро для высокой эффективности. выбросы будут увеличиваться при большой нагрузке, как правило, особенно при быстро меняющейся нагрузке. Они также создают значительные кондуктивные выбросы на вашей линии электропередачи. Обе эти вещи могут убить устройство, когда оно помещено перед тестированием FCC.
Кортук
Кроме того, обратите внимание: по мере того, как вы получаете переходные процессы с более высокой частотой, вам может быть очень трудно измерять переходные процессы с помощью осциллографа. Любая индуктивность может и будет блокировать высокочастотные переходные процессы.
Кортук
@ Кортук это не всегда так, в зависимости от частоты повышения. На самом деле, если плохой дизайн (повышение + LDO) будет иметь гораздо худшие результаты и стоимость. Большинство линейных регуляторов не могут должным образом отклонять частоты преобразователя понижающей / повышающей частоты> 1
МГц
10

LDO не будут более эффективными: (5 В - 3,3 В) * 250 мА = 0,425 Вт.

Уже довольно много для небольших (SOT-23) LDO, по крайней мере, DPAK, вероятно, необходим. Конструкция (не эффективность) может быть улучшена с помощью последовательных резисторов на входе LDO для отвода тепла от ИС и в резисторы, но убедитесь, что падение напряжения на резисторах R ser  × I max не становится слишком большим для максимальный ток, который требуется. При I max и на нижнем конце доступного входного напряжения V in, min вам все равно необходимо соответствовать минимальному входному напряжению LDO, т.е.

V out, max  + V drop, LDO, max  ≥ V in, min  - R ser  × I max .

Этот прием иногда помогает, если вы не можете рассеять все тепло внутри собственного пакета LDO и хотите распределить его по большему количеству компонентов. Кроме того, последовательные резисторы перед LDO иногда действуют как защита от короткого замыкания бедного человека, учитывая, что они могут некоторое время выдерживать полное входное напряжение.

Все это дешево и грязно, так что да: возможно, стоит потратить деньги.

zebonaut
источник
8

Это зависит от ваших требований:

  • Для высокоэффективной цифровой схемы: бак.
  • Для прецизионных аналоговых схем с низким уровнем шума: LDO!
smashtastic
источник
2
Я сказал это, но ты держал это коротким и сладким! +1!
Кортук
2

Это не совсем так, поскольку LDO никогда не будет более эффективным, так как в какой-то момент потери на коммутацию и ток питания для коммутатора перевесят преимущества.

Да, и 34063A - довольно паршивый преобразователь с точки зрения коммутаторов - для 5 В до 3,3 В меня не удивит, если выгода будет минимальной. Для этого диапазона напряжения есть намного лучшие преобразователи.

mikeselectricstuff
источник
1

Для цифровых сигналов используйте понижающий преобразователь. Часто вы найдете решение, которое меньше решений LDO, учитывая, что катушки индуктивности занимают довольно мало места, а количество необходимых внешних компонентов невелико.

Если вам нужны как цифровые, так и аналоговые сигналы, вы хотите очистить сигнал с помощью LDO. В вашем примере вы можете использовать двойное преобразование постоянного тока в постоянное для получения цифрового и аналогового напряжения из одного чипа. Например, вы можете получить микросхему, которая преобразует цифровое напряжение 5 В в 3,3 В, а затем подключить этот выход для получения аналогового напряжения 3,0 В.

Пол-Кристиан Энгстад
источник
0

Я думаю, у вас есть неправильное представление о LDO.

LDO означает низкий уровень отсева или когда вам нужно очень мало отличий от Vin до Vout. То, что вы пытаетесь сделать, не требует LDO, обычная 7805, LM317 или другая хрень будет выполнять то же самое (плохо читается).

Вы можете думать об эффективности линейного регулятора как о Vout / Vin, так что в вашем примере ясно, что 3.3 / 5 = 66% - это плохое число. Это означает, что в любое время ваш регулятор нагреет атмосферу с оставшимися 34%.

Даже с такой низкой эффективностью, линейный может работать очень хорошо, пока мощность, рассеиваемая на нем (то есть, разница между Pin и Pout) будет адекватна для пакета регулятора + естественное охлаждение или плоскость PCB (считайте повышение температуры пакета при 50 градусах например). Это может быть легко вычислено из таблиц.

Но если вы попытаетесь конвертировать 3 из 3,3, вы получите 90,9%, что намного лучше (и дешевле), чем большинство регуляторов доллара. В этом случае вам понадобится LDO (и хороший), поскольку LM317 не может обрабатывать 300 мВ.

Так что в вашем случае доллар будет намного лучше с точки зрения эффективности.

Ура,

user1797147
источник
0

Долговечные преобразователи обычно плохо работают при токах «ожидания», составляющих всего несколько микроампер.

Я на самом деле использовал конструкции с батарейным питанием, сочетающие в себе оба преобразователя: ldo и понижающий ток, где uC работает от ldo, и включал схему с питанием от понижающего преобразователя, которая потребляла ~ 300 мА в течение нескольких минут за раз.

Lanting
источник
-1

Ну, я думаю, что знаю более простое решение. Вы можете использовать LM117 / LM317 IC , чтобы сделать свою работу , и так как текущий предел 250mA это должно быть лучшим вариантом , и вам не придется беспокоиться о жаре , поскольку они могут идти до 1.5А. Здесь необходимо, чтобы входное напряжение было как минимум на 1,5 В больше выходного напряжения.

Я использовал их даже без какого-либо радиатора для таких малых токов, и они идут отлично. Вот лист данных, надеюсь, это поможет вам, и схема не так сложна. Для большей безопасности вы можете узнать, нужен ли вам радиатор, используя формулу, приведенную в техническом паспорте.

http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf

Zaxx
источник
LM317 в упаковке TO-220 - слишком большой для моего применения. И меньшие пакеты имеют проблемы с отводом тепла. Спасибо за ваше предложение. Тепло, произведенное в регуляторе, является функцией рассеивания мощности, но не обязательно током нагрузки, хотя регулятор, понижающий напряжение от 12 В до 3,3 В, рассеивает больше, чем один, понижающий напряжение от 5 В до 3,3 В, и, следовательно, нагревается.
Томас О
Я использую LM317 на своих макетах, чтобы сделать то же самое, но они не должны быть маленькими.
Томас О
3
Просто потому, что он рассчитан на 1,5 А, не означает, что он не растает, если вы сбросите в нем слишком много энергии. LM317 будет нагреваться так же, как любой LDO или другой линейный регистр в той же упаковке, для того же падения тока и напряжения.
mikeselectricstuff