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關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

立錡科技 ? 來(lái)源:djl ? 2019-10-09 14:50 ? 次閱讀

我們上一期介紹了“低耗電的車用 36V3A 同步 Buck 轉(zhuǎn)換器 RTQ2104-QA”,這種器件一般是用來(lái)承接車上電池提供的高電壓的,由它完成高壓到低壓的轉(zhuǎn)換以后,某些系統(tǒng)會(huì)使用二次穩(wěn)壓器為負(fù)載供電,這時(shí)候就可能用到低壓輸入的轉(zhuǎn)換器了。

我們一般把 5V 以下工作電壓的器件稱為低壓器件,它們可承受的最高電壓一般為 5.5V-6V 左右。在這樣低的電壓下工作,很多時(shí)候會(huì)使用到線性穩(wěn)壓器,而車用環(huán)境下的線性穩(wěn)壓器也同樣是需要通過(guò) AEC-Q100 認(rèn)證的,RTQ2510-QA 就是符合這個(gè)條件的一款器件,它的性能非常優(yōu)秀,我在另外的場(chǎng)合是這樣介紹它的:

RTQ2510-QA是通過(guò)了AEC-Q100Grade1認(rèn)證的高性能低壓差線性穩(wěn)壓器,輸入電壓范圍為2.2V~6V,負(fù)載能力為1A,具有超高電源紋波抑制能力(63dB@1kHz,38dB@1MHz),滿載最小壓差可低達(dá)160mV,可在-40℃~125℃溫度范圍內(nèi)工作。其輸出噪聲水平低,還可通過(guò)外加噪聲抑制電容改善其性能。其封裝形式為VDFN-8L3x3,是車用電子設(shè)備的理想選擇。

AEC-Q100 的認(rèn)證分為 4 個(gè)溫度級(jí)別,Grade 1 這個(gè)級(jí)別的工作溫度范圍就是 -40℃~125℃,RTQ2104-QA 也是這個(gè)認(rèn)證級(jí)別的,所以這兩款器件可以出現(xiàn)在同一個(gè)系統(tǒng)中以滿足高可靠性系統(tǒng)的需要。

先來(lái)看看應(yīng)用電路原理圖:

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

RTQ2510-QA 的輸出電壓是可調(diào)的,R1 和 R2 的比值決定了輸出電壓的設(shè)定值。由于反饋系統(tǒng)的參考電壓為 0.8V,所以它的輸出電壓設(shè)定范圍為 0.8V ~ VIN。只要有負(fù)載存在,實(shí)際的輸出電壓永遠(yuǎn)不可能等于輸入電壓VIN。由于滿載(1A)條件下的輸入、輸出壓差最低可達(dá) 160mV,所以一定負(fù)載 IOUT 下實(shí)際能夠達(dá)到的最高輸出電壓大約等于 VIN – IOUT * 160mΩ,只有輸入、輸出壓差大于 IOUT * 160mΩ 時(shí),輸出電壓才能穩(wěn)定在設(shè)定值上。

一般而言,線性穩(wěn)壓器的輸出噪聲都是比較低的,但為了降低輸出噪聲,RTQ2510-QA 的內(nèi)部特別為參考電壓加入了 RC 濾波電路,用戶還可以通過(guò)外加電容 CNR 來(lái)加強(qiáng)其效果(如上圖所示),規(guī)格書(shū)給出了幾種負(fù)載條件下的輸出噪聲幅度在各種頻率下的分布情況,如下圖所示:

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

需要注意的是 CNR 的加入對(duì) RTQ2510-QA 的啟動(dòng)過(guò)程會(huì)發(fā)生影響,因?yàn)殡娙莸募尤胙娱L(zhǎng)了參考電壓的上升時(shí)間,所起的作用就如軟起動(dòng)過(guò)程一樣,下面的內(nèi)部電路框圖和啟動(dòng)時(shí)間與 CNR 值的關(guān)系曲線可以對(duì)此問(wèn)題起到說(shuō)明作用。

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

從電路框圖中也可以看到 RTQ2510-QA 在設(shè)計(jì)中還加入了一個(gè)啟動(dòng)加速的電路,其中的 189kΩ 電阻在啟動(dòng)過(guò)程中是被短路了的,這樣可以避免啟動(dòng)時(shí)間被進(jìn)一步拉長(zhǎng)。

RTQ2510-QA 對(duì)輸入電壓紋波的抑制能力也很高,它在 1kHz 頻率上的 PSRR 值可以達(dá)到 63dB,下圖就是它在各種負(fù)載條件下的 PSRR 測(cè)試數(shù)據(jù),對(duì)此有要求的讀者可以好好參考一下:

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

RTQ2510-QA 采用了 8 引腳的 VDFN 封裝,具有非常好的散熱能力,25℃ 標(biāo)準(zhǔn)室溫下的功率耗散能力達(dá)到了 3.22W,下圖是它的引腳排列圖:

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

這個(gè)引腳排位很方便做 PCB 設(shè)計(jì),外圍元件很好布置,走線很方便,通過(guò)加大 GND 銅箔的面積還可以進(jìn)一步改善其散熱能力,下圖是規(guī)格書(shū)提供的一個(gè)參考設(shè)計(jì):

關(guān)于線性穩(wěn)壓器RTQ2510-QA的性能分析和應(yīng)用

其實(shí)將下方的 GND 銅箔用作輸入、輸出電容的接地點(diǎn)會(huì)更好些,也更有利于將這些電容靠近芯片引腳放置,改善電路性能。

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