空载的情况下,稳压器能稳定工作吗?

亚德诺半导体 发表于 2021-01-13 11:15:47 收藏 已收藏
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空载的情况下,稳压器能稳定工作吗?

亚德诺半导体 发表于 2021-01-13 11:15:47

作为一名应用工程师,经常被问及有关稳压器空载工作的问题。大多数现代LDO和开关稳压器均能在空载的情况下稳定工作,那么,人们为什么还要再三询问呢?  

一些老式的功率器件要求具有最小的负载以保证稳定性,因为其中一个必须得到补偿的电极受有效负载电阻的影响。例如,图1显示,LM1117至少需要1.7mA的负载电流(最大5mA)。

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图1:LM1117最小负载电流规格 大多数新型器件均能在无负载的情况下工作,对于这一规则,极少有例外情况。一些设计技术使得LDO在使用任何输出电容(尤其是低ESR电容)的情况下都能保持稳定状态,它们也用于保障器件在无负载情况下的稳定性。对于少数需要负载的现代器件,这一限制一般是由于旁路元件的漏电流造成的,而不是稳定性原因造成的。那么,您如何辨别呢?请参阅数据手册。如果器件需要最小负载,数据手册必定会提供一些信息。

ADP1740和其他低电压、高电流LDO都属于这一类。在最糟糕的情况下,集成电源开关产生的漏电流大约是100µA(85°C)和500µA(125°C)。在无负载的情况下,漏电流会对输出电容充电,直到开关的VDS低到足以将漏电流减小至可以忽略不计的水平,同时增加空载输出电压。数据手册指出,至少需要500µA的负载,因此,如果器件要在高温下工作,则建议使用仿真负载。该负载小于设备的额定值2A。图2显示了ADP1740数据手册中列出的最小负载电流规格。

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图2:ADP1740最小负载电流规格 如果数据手册中未明确指出最小负载,该怎么办?在大多数情况下,不需要最小负载。虽然听起来可能不太令人信服,但是,如果需要最小负载,数据手册中肯定会提供此类信息。然而,困惑往往随之而来,因为数据手册中通常使用图表来显示某个工作范围的规格。大多数这些图表采用对数形式,这使得它们可以显示数十年的负载范围,但是,对数刻度不能变为零。

图3显示了ADM7160在10µA到200mA范围内的输出电压以及接地电流和负载电流。其他图表,例如接地电流与输入电压,显示了多种负载电流时的测量结果,但并未显示电流为零时的数据。

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图3:ADM7160输出电压以及接地电流和负载电流

此外,PSRR、电源电压调整率、负载调整、噪声等参数指定了某个不包括零的负载电流范围,如图4所示。但是,这绝不意味着需要最小负载。

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图4:ADM7160负载调整 您如果使用具有省电模式(PSM)的开关稳压器,则往往会担心稳压器在轻负载时的工作情况,因为PSM会减少工作频率、跳脉、提供脉冲群或出现这些情况的某种组合。在轻负载的情况下,PSM会减少功耗,提高效率。其缺点在于输出纹波会显著增加,但是,器件仍可保持稳定状态,并且可以在空载时轻松工作。

如图5中所示,当负载在800mA与1mA之间切换时,ADP2370高电压、低静态电流降压稳压器因PSM工作产生了更多的纹波。测试是在1mA时完成的这一事实并不代表1mA就是最小负载。

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图5:省电模式下的ADP2370负载瞬态

图6显示了随负载电流变化的纹波电压。在该例中,图中所示的纹波电压一直降到零,表明负载可以为零,并且空载时的噪声不会比电流为1mA或10mA时的噪声更糟糕。

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图6:ADP2370输出纹波与负载电流

结论

大多数现代稳压器均能在零负载电流的情况下稳定地工作,若存有疑问,可参考数据手册。尽管如此,仍要注意。对数图表无法归零,且测试并非总是在零负载电流的情况下进行,因此,尽管未显示空载数据,您也不应推断出稳压器无法在空载情况下正常工作。使用开关稳压器时,在省电模式下出现纹波是正常的,并非意味着不稳定。    

      责任编辑:lq

 

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