Domanda:
Quali sono le differenze tra regolatori lineari e regolatori a bassa caduta (LDO)?
706Astor
2015-03-03 05:24:34 UTC
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Ad un livello alto, sia i regolatori lineari che LDO sembrano essere gli stessi. Anche la maggior parte degli schemi a blocchi sembra essere la stessa. La maggior parte dei pacchetti dei dispositivi sono tre pacchetti terminali. Quali sono le differenze tra regolatori lineari e LDO?

Regulator

Due risposte:
#1
+7
Olin Lathrop
2015-03-03 20:26:07 UTC
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La differenza è dovuta alla forza più forte dell'universo: il marketing.

Entrambi i dispositivi sono regolatori lineari. Ciò significa che assorbono una tensione elevata e variabile e producono una tensione bassa e costante ("regolata") in uscita. Questi tipi di regolatori sono totalmente alimentati dalla tensione di ingresso e regolano la quantità di corrente che consentono di passare dall'ingresso all'uscita. Il concetto è lo stesso di un regolatore di pressione meccanico. In quel caso all'interno è presente una vera valvola che viene aperta di più o chiusa di più per mantenere la pressione in uscita. I regolatori elettronici utilizzano i transistor per lo stesso scopo.

Un parametro di un regolatore lineare è quanto bassa può essere la tensione di ingresso mentre può ancora controllare la tensione di uscita entro le specifiche. Questo parametro viene spesso definito headroom o dropout voltage . I vecchi regolatori necessitavano di diversi volt. Il famoso LM7805 necessita di circa 2½ volt. Poiché la sua uscita è di 5 V, ciò significa che il suo ingresso deve essere di almeno 7,5 V, altrimenti l'uscita di 5 V non è garantita.

Indietro nel neolitico, gli uomini delle caverne avrebbero realizzato un alimentatore utilizzando un grande -trasformatore di ferro per abbassare la tensione di linea, 4 diodi per prendere il valore assoluto e un tappo per appianarlo. Per ottenere una fornitura regolamentata, la seguiranno con un regolatore lineare. Non importava molto che il regolatore lineare avesse bisogno di un headroom superiore a 2 V poiché doveva esserci uno slop significativo incorporato nella fornitura non regolata grezza per vari altri motivi comunque.

Oggi c'è molta più pressione per rendere gli alimentatori piccoli, leggeri, economici e talvolta efficienti. La ricerca dell'efficienza in realtà non è tanto per non sprecare energia, ma per non dover eliminare il calore dallo spreco di energia. I componenti elettronici sono notevolmente avanzati dai tempi dei cavernicoli, quindi oggi è generalmente più economico e più piccolo rendere l'alimentatore più efficiente che aggiungere la capacità di dissipare molto calore. Oltre l'80% di efficienza è "facile", il 90% di efficienza ragionevolmente raggiungibile in molte circostanze tradizionali e quasi il 95% raggiungibile quando necessario e l'efficienza è una priorità assoluta.

Ora considera un 7805 in questo contesto. Anche con un'uscita di soli 500 mA (metà della sua capacità massima), dissiperebbe 1,3 W al minimo . Può essere molto caldo da eliminare in un pacchetto di plastica piccolo e sigillato. Non puoi semplicemente inserire una parte a montaggio superficiale su una scheda se dissiperà così tanta potenza.

I produttori di circuiti integrati per regolatori lineari hanno iniziato a prestare attenzione alla tensione di caduta. È emersa un'intera nuova classe di regolatori lineari che necessitavano di meno di un volt, a volte solo un paio di 100 mV, di headroom. Ovviamente questi progressi tecnologici sono stati accompagnati da progressi nel marketing. Non era più sufficiente pubblicare semplicemente una specifica di headroom inferiore. Questa nuova classe di regolatori doveva essere prodotta come un nuovo dispositivo, chiamato [ inserire squilli di tromba, immagine di nuvole che si separano, voce profonda e rimbombante ] Regolatore a bassa caduta , d'ora in poi conosciuto come LDO .

Ovviamente, trattandosi di un termine di marketing, nessuno si è preoccupato di specificare quanto sia esattamente "basso". Il marketing è progredito ancora di più dagli albori dell'LDO, quindi oggigiorno praticamente tutti i regolatori che fanno tutti tranne qualsiasi cosa chiamata 78xx o 79xx è chiamata "LDO". Questo è diventato il TLA per i regolatori lineari al punto che quei nuovi ragazzi (quelli che non dovevano mai andare a scuola a piedi nudi nella neve in salita in entrambe le direzioni, a cosa sta andando questo mondo ?!) non conoscono nemmeno più la differenza.

Se dovessi scegliere un numero, direi che tutto ciò che può funzionare con meno di 1 V di headroom può chiamarsi LDO, preferibilmente 500 mV, ma come sempre devi leggere la scheda tecnica .

Gli alimentatori in gran parte non sono più realizzati con trasformatori in ferro di grandi dimensioni in cui si inizia con una tensione non regolata grezza e la si regola linearmente fino alla tensione che si desidera effettivamente. Oggi questo sarebbe fatto con uno switcher tutto in uno. Tuttavia, indipendentemente da come si crea una tensione regolata, si ha ancora un problema di distribuzione se il dispositivo assorbe una corrente significativa. C'è anche l'ondulazione causata dagli impulsi di commutazione che possono causare problemi con alcuni tipi di circuiti analogici.

Una soluzione è fare in modo che lo switcher produca alcuni 100 mV in più di quanto si desidera, quindi utilizzare LDO a più punti di utilizzo. Supponiamo che tu stia producendo 3,3 V locali da un bus pre-regolato da 3,8 V proveniente direttamente da uno switcher. A 100 mA, l'LDO dissipa solo 50 mW, cosa che anche un pacchetto SOT-23 può fare facilmente. Questo metodo non solo garantisce che la tensione sarà il valore regolato nonostante qualche calo della tensione pre-regolata nel momento in cui arriva al punto di utilizzo, ma produce anche un'alimentazione piacevole e pulita poiché il regolatore locale attenuerà notevolmente il ripple dalla fornitura pre-regolata.

"* regola la quantità di corrente che lasciano passare *" - no non lo fanno. Regolano la resistenza per abbinare la tensione di uscita desiderata. La corrente dipende interamente dal carico.
#2
+6
Mahendra Gunawardena
2015-03-03 05:44:19 UTC
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Ad un livello molto alto i regolatori lineari a basso dropout hanno un pass transistor, un amplificatore operazionale, un circuito divisore resistore che alimenta l'amplificatore operazionale e il VREF. L'amplificatore operazionale è un amplificatore di errore. In breve, il pass transistor agisce come un resistore variabile che controlla il flusso di corrente.

Regulator Block Diagram

Schema a blocchi per regolatore lineare a bassa caduta di tensione &

Dropout voltage = $ V_ {in} $ - $ V_ {out} $


Regolatore lineare: il passaggio transistor è un transistor Darlington. La tensione di caduta è di circa 1,5 V-2,5 V.

Linear Regulator

Schema di base per regolatore lineare

Di seguito sono riportate le specifiche della tensione di dropout per il regolatore lineare LM7805

LM7805 Droput Voltage


Regolatore di dropout basso: il pass transistor è un PNP transistor. La tensione di caduta è molto bassa, circa 0,7 V o anche inferiore.

LDO Regulator

Schema di base per il regolatore a bassa caduta

Di seguito sono riportate le specifiche della tensione di caduta per Regolatore a bassa caduta LT1965

LT1965 low dropout voltage


Riferimenti:

È necessario chiarire che un LDO * è * un regolatore lineare. Il tuo articolo dà l'impressione che i due siano esclusivi. Inoltre, l'utilizzo di un darlington o di un singolo transistor PNP non è la definizione di nessuno dei due regolatori. Sono solo i motivi per cui alcuni regolatori hanno la tensione di caduta che hanno. Molti LDO utilizzano un FET come elemento pass, ad esempio.
Un altro buon riferimento: ["AN32 - Regolatori lineari ad alta efficienza" di Jim Williams] (http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an32f.pdf), vedere Appendice A pagina 10 "Raggiungere un basso dropout ". Include un'interessante discussione sui pro e contro dei vari elementi del passaggio.
@OlinLathrop c'è una parola per "regolatore non-low-dropout"? "Regolatore di abbandono alto?
@end: No. Non ci sono vantaggi per i marketer che sottolineano che il loro prodotto non è buono come gli altri. Un regolatore ad alta caduta è qualsiasi dove la menzione di bassa tensione di caduta è vistosamente assente. Anche quando viene menzionata la tensione di caduta, è necessario controllare le specifiche effettive, poiché non esiste una definizione formale di quanto sia basso "basso".
@OlinLathrop Non intendo per i professionisti del marketing, intendo per noi


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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