LDO的效率问题以及如何计算LDO温升

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今天我们主要分享一下LDO的效率问题以及温升计算,这在进行LDO选型时,是必不可少的评估点。“效率”是指功率转换效率,线性和开关稳压器都适用相同的概念。提高线性稳压器效率的关键在于如何减少功率损耗问题。

LDO的效率

效率计算公式

效率定义为输出功率与输入功率之比。在上面给出的公式中,输入电流Iin中包含的Icc对应于IC本身的电流消耗。由于该值较小,因此在负载电流较大时可以忽略不计。在这种情况下,可以将输入电流和输出电流视为相等,并且可以通过简单地将输出电压除以输入电压来计算效率。在上图所示的示例中,从5V到3.3V的转换效率为64%。鉴于最近的开关稳压器的效率为80%至90%或更高如果我们把5V输入电压更改为3.6V,重新计算一下效率,就会发现区别:

效率计算实例

在这种条件下效率为89%。换句话说,当输入和输出之间的电压差较小时,线性稳压器可提供更高的效率。从下图可以发现,当VIN接近压差电压Vdropout时,功率损耗降低,效率提高。

功率损耗

线性稳压器的热计算

如何进行LDO的热计算呢?我们需要先计算LDO的功率损耗,并且在规格书中找到对应封装的热阻,以及LDO的工作环境温度的信息。功率损耗的计算方法与效率计算方法相同:只需将输入/输出电压差乘以输入电流即可。大多数数据手册中都提供了热阻。如果找不到,请咨询线性稳压器的供应商。热计算基本上采用芯片(结)与环境之间的热阻Rθja。一些LDO的规格书还提供了在LDO的结和外壳之间热阻θjc,但是我们要看的还是θja的热阻,因为热量最终还是要散发到环境中。最后,环境温度其实就是你的产品的工作温度。

热计算例子

基于功率损耗和热阻可以确定LDO工作时产生的温升,再加上环境温度,结果就是芯片的温度。我们计算得出的Tj(芯片结温温度)不能超过Tjmax(芯片温度的最大额定值)。如果超过了Tjmax,这个时候我们应该怎么办呢?作为对策,可以减小负载电流(输出电流)。另一种方法,也可以降低环境温度,例如通过从自然对流散热改为风扇散热。还可以考虑将散热器安装到散热器上以减小其热阻并减少其温升,但是散热器的成本和尺寸需要重点评估。

总结

以上就是LDO得效率以及温升得计算方式,还有就是如何提高LDO得效率,并降低LDO的温升,这都是我们需要重点掌握的。
责任编辑人:CC

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