作為一名應用工程師,經常被問及有關穩壓器空載工作的問題。大多數現代LDO和開關穩壓器均能在空載的情況下穩定工作,那么,人們為什么還要再三詢問呢?
一些老式的功率器件要求具有最小的負載以保證穩定性,因為其中一個必須得到補償的電極受有效負載電阻的影響。例如,圖1顯示,LM1117至少需要1.7mA的負載電流(最大5mA)。
圖1:LM1117最小負載電流規格 大多數新型器件均能在無負載的情況下工作,對于這一規則,極少有例外情況。一些設計技術使得LDO在使用任何輸出電容(尤其是低ESR電容)的情況下都能保持穩定狀態,它們也用于保障器件在無負載情況下的穩定性。對于少數需要負載的現代器件,這一限制一般是由于旁路元件的漏電流造成的,而不是穩定性原因造成的。那么,您如何辨別呢?請參閱數據手冊。如果器件需要最小負載,數據手冊必定會提供一些信息。
ADP1740和其他低電壓、高電流LDO都屬于這一類。在最糟糕的情況下,集成電源開關產生的漏電流大約是100μA(85°C)和500μA(125°C)。在無負載的情況下,漏電流會對輸出電容充電,直到開關的VDS低到足以將漏電流減小至可以忽略不計的水平,同時增加空載輸出電壓。數據手冊指出,至少需要500μA的負載,因此,如果器件要在高溫下工作,則建議使用仿真負載。該負載小于設備的額定值2A。圖2顯示了ADP1740數據手冊中列出的最小負載電流規格。
圖2:ADP1740最小負載電流規格 如果數據手冊中未明確指出最小負載,該怎么辦?在大多數情況下,不需要最小負載。雖然聽起來可能不太令人信服,但是,如果需要最小負載,數據手冊中肯定會提供此類信息。然而,困惑往往隨之而來,因為數據手冊中通常使用圖表來顯示某個工作范圍的規格。大多數這些圖表采用對數形式,這使得它們可以顯示數十年的負載范圍,但是,對數刻度不能變為零。
圖3顯示了ADM7160在10μA到200mA范圍內的輸出電壓以及接地電流和負載電流。其他圖表,例如接地電流與輸入電壓,顯示了多種負載電流時的測量結果,但并未顯示電流為零時的數據。
圖3:ADM7160輸出電壓以及接地電流和負載電流
此外,PSRR、電源電壓調整率、負載調整、噪聲等參數指定了某個不包括零的負載電流范圍,如圖4所示。但是,這絕不意味著需要最小負載。
圖4:ADM7160負載調整 您如果使用具有省電模式(PSM)的開關穩壓器,則往往會擔心穩壓器在輕負載時的工作情況,因為PSM會減少工作頻率、跳脈、提供脈沖群或出現這些情況的某種組合。在輕負載的情況下,PSM會減少功耗,提高效率。其缺點在于輸出紋波會顯著增加,但是,器件仍可保持穩定狀態,并且可以在空載時輕松工作。
如圖5中所示,當負載在800mA與1mA之間切換時,ADP2370高電壓、低靜態電流降壓穩壓器因PSM工作產生了更多的紋波。測試是在1mA時完成的這一事實并不代表1mA就是最小負載。
圖5:省電模式下的ADP2370負載瞬態
圖6顯示了隨負載電流變化的紋波電壓。在該例中,圖中所示的紋波電壓一直降到零,表明負載可以為零,并且空載時的噪聲不會比電流為1mA或10mA時的噪聲更糟糕。
圖6:ADP2370輸出紋波與負載電流
結論
大多數現代穩壓器均能在零負載電流的情況下穩定地工作,若存有疑問,可參考數據手冊。盡管如此,仍要注意。對數圖表無法歸零,且測試并非總是在零負載電流的情況下進行,因此,盡管未顯示空載數據,您也不應推斷出穩壓器無法在空載情況下正常工作。使用開關穩壓器時,在省電模式下出現紋波是正常的,并非意味著不穩定。
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原文標題:空載的情況下,穩壓器能穩定工作嗎?
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