Ldo что это такое

Что такое LDO регуляторы?

LDO регуляторы — тип линейных регуляторов напряжения, отличающихся малым падением напряжения на регулирующем элементе. Один из главных параметров — падение напряжения (dropout) VDROP, определяется как минимальное напряжение между входом и выходом стабилизатора, при котором схема стабилизации сохраняет работоспособность. В большинстве методик тестирования это напряжение измеряется при уменьшении входного напряжения VIN, когда напряжение на выходе VOUT снижается на 100 мВ относительно нормального режима работы схемы стабилизации (когда VIN = VOUT +5 В). В обычном регуляторе используется составной n-p-n транзистор, работающий в линейной области. В LDO регулирующим элементом является один p-n-p транзистор , поэтому минимальное падение напряжения на нем равно напряжению насыщения коллектор-эмиттерного перехода этого транзистора. В некоторых микросхемах LDO регуляторов используются полевые транзисторы . В любом случае напряжение VDROP зависит от тока нагрузки и температуры перехода (открытого канала). И меются несколько групп приборов в линейке LDO регуляторов , например, у National Semiconductor кроме стандартных регуляторов, pin-to-pin совместимых с серией 78хх и LM317, имеются несколько групп приборов, ориентированных на конкретные области применения.

Стабилизаторы отрицательного напряжения. Представлены двумя микросхемами LM2990 (фиксированные значения выходных напряжений: -5В; -5,2В; -12В;-15В), LM2991 (регулируемый -3…-24 В). Отличаются самым большим значением VDROP в семействе LDO регуляторов — около 0,6 В при наг рузке в 1 А.

Многоканальные. Двухканальные LM9072; LM9073; LP3986 LP2966 LP2967 LP2956, трехканальные, так называемые «Microprocessor Power Supply System (MPSS) LP2984 — оптимальное решение для схем питания микропроцессорных систем с током потребления до 600 мА. Все три канала имеют фиксированное напряжение 5В. Реализован канал питания микропроцессора — 500 мА, канал питания периферийных устройств — 100 мА и канал standby memory с током нагрузки 5 мА. Микросхема имеет вывод сброса микропроцессора. Пятиканальные «System Power Manager Regulator» — LP3927. Применяется в схемах питания переносных устройств. Реализованы два канала по 200 мА, два по 150 мА и один 100 мА.

С ультранизким падением напряжения VDROP. LP3881…83, LP3891…93, LP 2957, LP2980, LP3961…63. Применяются в многоканальных схемах питания, в случаях, когда необходим высокий КПД линейного регулятора, в устройствах с батарейным питанием. Наименьшее значение VDROP имеют микросхемы LP3881…83 — 110 мВ при токе нагрузки 1,5 А и 210 мВ при токе 3 А.

Прецизионные. Регуляторы с относительной погрешностью поддержания выходного напряжения 0,5 %. LP2980, LP2950AC, LP2951AC, LP2986A…87A, LP2952A…57A, LМ3411A.

Квази LDO (QLDO). LM1084, LM1085, LM1086, LM3480, LM3490, LM1117. Занимают промежуточное положение между классическими линейными регуляторами 78хх и LDO. Если в классическом линейном регуляторе используется составной n-p-n транзистор , то в QLDO — один n-p-n транзистор. Поэтому величина VDROP у QLDO меньше на величину падения напряжения открытого база-эмиттерного перехода и составляет около 1,2 В. Применяются для замены регуляторов серии 78хх.

С функциями контроля напряжений — LDO регуляторы, имеющие дополнительные выходы «Power Good» или «Delayed Reset» LMS5258, LP2986, LP3988, LP8358. Микросхемы с выводом «Power Good» отслеживают величину напряжения на выходе и при VOUT = (0,97-0,89)VOUT NOM на выходе «PG» с задержкой формируется сигнал логической единицы.

Контроллеры — микросхемы для реализации LDO — регуляторов с внешним биполярным или полевым транзистором. LM3411, LP2975, LM3460. Позволяют реализовать регуляторы напряжения с большими токами нагрузки.

LDO линейный стабилизатор напряжения с низким падением

Аббревиатура LDO применительно к стабилизаторам или регуляторам напряжения расшифровывается как: “low drop out” или по-русски низкое падение на выходе. И это означает что чтобы получить требуемое напряжение на выходе стабилизатора входное напряжение должно не превышать выходное. Например в широко распространенном LDO стабилизаторе LM1117 для нормального функционирования стабилизатора достаточно падения в 1,2В. Что позволяет сделать применение стабилизаторов с низким падением напряжения?
Например:

• максимально снизить нижнюю границу диапазона работы устройства при питании от аккумуляторных батарей,
• увеличить КПД блока питания в составе которого он трудиться,
• обойтись без громоздких индуктивностей при фильтрации пульсаций напряжения (активный фильтр).

Как я уже писал, LM1117 считается стабилизатором с низким падением напряжения, с величиной этого самого падения в 1,2В. Я подумал, зачем такое относительно большое напряжение терять, ведь это удвоенное напряжение на p-n переходе транзистора из кремния? Почему бы не использовать полевой транзистор: в открытом состоянии канал полевого транзистора представляем собой лишь небольшое активное сопротивление.
Погуглив я нашел схемы где регулирование осуществляется полевым транзистором с n-каналом включенным в положительный провод питания. Вот только эти схемы требовали дополнительного источника питания, для управления затвором. Чтобы открыть полевой транзистор, на его затвор нужно было приложить напряжение на несколько Вольт выше напряжения на истоке, а значит и на выходе.
А вот почему бы не использовать p-канальный транзистор, он открывается отрицательным напряжением, которое у нас уже есть. И я нарисовал схему LDO использующую регулируемый стабилитрон TL431:

Эту схему я пока не собирал, возможно потребуются дополнительные RC-цепочки для предотвращения самовозбуждения схемы. Все таки TL431 склонна к самовозбуждению.

До применения полевого транзистора у меня были мысли использования биполярного p-n-p транзистора в качестве регулятора, в таком случае минимальное падение на стабилизаторе составило бы 0,6 В, что конечно поменьше чем 1,2 В.

Вот пара схем с биполярным транзистором.

Ещё я нагуглил на англоязычном форуме схему p-n-p транзистором, ту схему даже смоделировали и анализ частотной характеристики показал устойчивость схемы.
Если силовой биполярный транзистор заменить на полевой, то получим такую схему:

• R1 — 68 кОм;
• R2 — 10 кОм;
• R3 — 1 кОм;
• R4,R5 — 4,7 кОм;
• R6 — 10 кОм;
• VD1 — BZX84C6V2L;
• VT1 — AO3401;
• VT2,VT3 — 2N5550;

При указанных в перечне значениях VD1, R5, R6 напряжение на выходе стабилизатора составит 6 В.

Запись опубликована 07.06.2016 автором в рубрике Силовая электроника.

19 thoughts on “ LDO линейный стабилизатор напряжения с низким падением ”

Greg09.06.2016 в 23:36 Автор молодец, он работает, а мы камешки подбрасываем )
Вот зачем, к примеру, полевиком стабилизацию наводить? И сложней и дороже. Если только токовая нагрузка стабильна, да и то жалковато. Но если экономичность электроэнергии поперед всего… ну, тогда да.
Но тогда надо большие падения экономить, чтоб экономического эффекта добиться. И не только по разнице напряжений, но и по потребляемому нагрузкой току. Но решение красивое, и интересное, как минимум.

1. admin Автор записи 10.06.2016 в 21:50 Линейный стабилизатор с ультранизким падением напряжения я увидел в планшете Samsung Galaxy Tab P1000. Стабилизатор использовался для питания тачскрина напряжением 2,8 В при этом сам получал питание от литий-ионного аккумулятора, напряжение которого могло изменятся от 3.0 В до 4,2 В. Получалось что минимальное падение было всего 0,2 В.
   Почему разработчики не поставили импульсный стабилизатор? Возможно было дорого городить импульсник ради питания тачскрина или таким образом избегали помех по питанию.
   Я так и не нашел никакой информации по этому стабилизатору кроме его наименованию: IC-MULTI REG и номеру: 1203-006476.

1. Павел20.07.2018 в 16:58 Если учесть что планшеты и телефоны не включаются уже при 3,6-3,45 . То падение все-таки от 0,6в для работы тачскрина

1. admin Автор записи 10.06.2016 в 22:13 Через R4 идет основной стабильный ток со стабилизированного выхода, R1 тут только для запуска. Конечно можно уменьшить номинал R1, а R4 выкинуть, но тогда с изменением входного напряжения будет сильно меняться ток через стабилитрон и следовательно напряжение на нем. 1. Падение напряжения на активном фильтре небольшое следовательно не нужно мощное охлаждение. А вот стабилизатор обязан срезать не только пульсацию но и весь излишек, а излишек бывает очень не маленький.
   Кроме того есть применение где не нужно стабильное напряжение, например тот же УМЗЧ. 2. Если кратко то работа диода Шоттки основана на выпрямляющем контакте металл-полупроводник. А биполярный транзистор работает благодаря неосновным носителям заряда. Грубо говоря запихиваем в базу основные носители, а они попадая в область коллектора становятся неосновными и снижают его сопротивления

1. Root11.06.2016 в 15:01 Теперь все понятно с R4. Оригинальное решение запуска и стабилизации тока через стабилитрон ��
   И с фильтром тоже ясно, борьба за КПД.

1. admin Автор записи 11.07.2016 в 10:17 Да, конечно, конденсаторы нужны. Просто они не показаны на схеме. Как кашу маслом не испортишь, так и стабилизатор напряжения входными и выходными конденсаторами. Ну за редким исключением.
   В первой схеме R1 необходим, чтобы VT1 хоть когда-то закрывался.
   А в последней R1 нужен для первоначального запуска: пока нет напряжения на выходе — закрыт VT2, а пока он закрыт, то и VT1 закрыт, а пока VT1 закрыт, то нет напряжения на выходе. Замкнутый круг.

1. admin Автор записи 05.02.2017 в 16:18 У стабилизатора КР1170ЕН6 есть аналог — LM2931 (Texas Instruments), так вот на аналог в документации пишут менее 0,6 В при выходном токе 100 мА и 0,2 В при 10 мА.
   Скорее всего и у КР1170ЕН6 будет тоже самое.

1. Ден19.08.2019 в 13:44 На N канале делать стабилизацию в виде «повторителя» напряжения я бы не стал. Если биполяр грубо говоря это резистор, управляемый током базы, то MOS полевой транзистор таки источник тока, управляемый напряжением, И что бы оно пропустило большой ток ему нужно приличное напряжение затвор-подложка индуцирующее канал проводимости. Поэтому «повторитель» катит, только если как раз нужно попутное ограничение тока. А если нужен источник напряжения с минимальным внутренним сопротивлением, то для «+» в классической неизвращённой схеме линейника используем P-канал (как тут приводилось на схемах).

1. Борис13.06.2019 в 14:36 Нет

Линейный регулятор LDO

Линейный стабилизатор с малым падением напряжения (LDO) — это простой и недорогой метод регулирования выходного напряжения, обеспечиваемого входом более высокого напряжения в различных приложениях. Стабилизатор с малым падением напряжения (стабилизатор LDO) — это линейный регулятор постоянного тока, который может регулировать выходное напряжение, даже если напряжение источника питания очень близко к выходному напряжению. Мы предлагаем различные LDO с линейными регуляторами по разумным ценам и более высокого качества. Эти устройства отличаются низким уровнем шума, широким входным напряжением (VIN), небольшим размером корпуса, низким током покоя (IQ), подключением к процессору и первым в отрасли интеллектуальным линейным регулятором переменного / постоянного тока.

Если у вас есть вопросы, оставьте сообщение.

Оставить сообщение

Алексей 2022/8/3 0:16:03
Q：Добрый день нужен DUMP c NAND FLASH на innosilicon T3+b G19
A：Здравствуйте, сэр, пожалуйста, свяжитесь с нашей предпродажной службой поддержки через WhatsApp.
https://www.zeusbtc.com/ASIC-Miner-Repair/

Евгенй 2022/5/5 12:07:57
Q：Добрый день. Есть ли у вас микросхемы LDO формирующие 1.8 V в доменах на хэшплату Т17Е
A：Уважаемый господин/госпожа, пожалуйста, следуйте нашим часто задаваемым вопросам и свяжитесь с нами послепродажного обслуживания для поддержки. благодарю вас.
https://www.zeusbtc.com/FAQ.asp

Михаил 2022/3/17 21:45:51
Q：Добрый день!Прошу вашей помощи по блоку питания APW 8.Отсутствует выходное напряжение 9,8 в.На FAN7688 отсутствует питьание 12в В чём может быть неисправность.
A：Dear Sir/Madam, please follow our FAQ and contact us after-sale service for support. thank you.
https://www.zeusbtc.com/FAQ.asp

Сергей Тарасов 2021/8/27 17:33:38
Q：здравствуйте. не могу найти схему, на L3+ , а именно , что стоит на хеш плате под номером R970 и рядом TF .
A：Dear Sir/Madam, please refer to our FAQ or contact us for Pre-sale service via whats app. Thank you.
https://www.zeusbtc.com/FAQ.asp

По вопросам приобретения продукции обращайтесь к нашему менеджеру по продажам:
[email protected]

По вопросам ремонта майнера и послепродажного обслуживания обращайтесь к менеджеру по ремонту:
[email protected]

По вопросам делового сотрудничества обращайтесь:
[email protected]

ЖАЛОБЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Если вы недовольны транзакцией или у вас есть ценные предложения для нас, свяжитесь с нами по этому адресу электронной почты:
[email protected]

Уведомление о празднике Весны

Дорогие клиенты,
Здравствуйте, в связи с предстоящим Весенним фестивалем в Китае международная логистика будет приостановлена. Наша компания планирует прекратить поставки 4 февраля 2024 г. и начать праздник Весны с 6 по 17 февраля 2024 г. (GMT+8). Ответы на предпродажное и послепродажное обслуживание будут даны 18 февраля 2024 года. Спасибо за вашу поддержку и доверие в 2023 году. Мы будем предлагать нашим друзьям более качественные продукты и услуги в 2024 году и в будущем.
С наилучшими пожеланиями,
ZEUS MINING CO., LTD

CLOSE

Линейный регулятор напряжения

Для подключения модулей к платформе нужно стабильное напряжение 5 или 3,3 вольта, но в большинстве случаев напряжение оказывается выше. Для того, чтобы всё работало правильно, напряжение нужно понизить и стабилизировать.

Линейный регулятор напряжения поможет получить нужные 3,3 В для питания управляющих платформ и модулей, а лишнюю мощность рассеять в виде тепла.

Видеообзор

Общие сведения

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования напряжения для электрических потребителей:

Линейные регуляторы напряжения
Импульсные DC-DC преобразователи

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции и работают по разным технологиям.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор применяется, когда нужно преобразовать небольшие мощности или минимизировать помехи. Например, запитать одноплатный компьютер или 3,3-вольтовые датчики. Преимущество линейного регулятора в простоте, отсутствии помех и минимальной обвязке. Но на больших мощностях его КПД падает.

Рассмотрим принцип работы линейного преобразователя — подключим к нему микросхему LM7805.

Линейный стабилизатор работает как умный делитель напряжения. На вход делителя подаётся входное напряжение, а выходное снимается с одного из плеч делителя.

Одно из плеч постоянно корректирует сопротивление и тем самым гасит лишнее напряжение.

Импульсный DC-DC преобразователь

У импульсного стабилизатора выше КПД, поскольку регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Но из-за чувствительного перепада тока и напряжения такие преобразователи дают импульсные помехи в выходном напряжении.

Чтобы лучше понять принцип работы импульсного преобразователя, сравним его с водопроводным краном. У преобразователя так же, как и у крана, есть три вывода. По одному вода поступает в кран, по другому — вытекает. Третий вывод — это вентиль, который управляет потоком воды. Когда вентиль открыт, вода протекает через кран, когда закрыт — вода не течёт. По такому же принципу работает преобразователь: ток течёт, когда транзистор открыт, и не течёт, когда транзистор закрыт. Такой режим работы называют ключевым.

В состав импульсного регулятора напряжения входят пять основных элементов:

источник питания;
ключевой коммутирующий элемент;
индуктивный накопитель энергии: катушка индуктивности или дроссель;
блокировочный диод;
фильтрующий конденсатор фильтра.

В зависимости от величины выходного напряжения по отношению ко входному различают три типа преобразователей: понижающий, повышающий и понижающе-повышающий. Самые распространённые первые два, рассмотрим их подробнее.

Понижающий преобразователя уменьшает входное напряжение.

При открытом ключе S1 диод VD1 закрыт, энергия от источника питания накапливается в индуктивном накопителе энергии L1 . При закрытом ключе запасённая энергия передается в сопротивление нагрузки RH индуктивным накопителем через диод. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий преобразователя увеличивает входное напряжение.

При открытом ключе S1 ток от источника питания протекает через катушку индуктивности L1 , в которой запасается энергия. Цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии.

Напряжение на сопротивлении нагрузки RH поддерживается благодаря запасённой энергии на конденсаторе фильтра C1 . При размыкании ключа S1 накопленная энергия на катушке суммируется с напряжением питания и передается в нагрузку через открытый диод VD1 . Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

Примеры работы

Линейный регулятор преобразует входное повышенное напряжение в диапазоне от 4,3 до 20 вольт в стабильные 3,3 вольта.

Подключение миникомпьютеров

Линейный регулятор поможет запитать одноплатник внешним источником напряжения. В качестве примера подключим Onion Omega2 от импульсного источника с выходным напряжением 12 вольт.

Подключение модулей

Стабилизатор также возьмёт на свои плечи питание для 3,3 вольтовых модулей, например Wi-Fi ESP8266 или модуль беспроводной связи nRF24L01+.

На контактных колодках Arduino расположен пин 3V3 . Многие ошибочно запитывают от этого пина модули с 3,3 вольтовой логикой. Этого делать категорически нельзя. На большинстве плат Arduino стоит слабенький регулятор напряжения с током всего на 50 мА. Такой силы хватит только на парочку светодиодов.

В качестве примера подключим Wi-Fi модуль ESP8266 через линейный регулятор напряжения к Arduino Uno.

На схеме к ESP8266 подключены только линии питания и земли. Пример подключения питания и логических уровней читайте в технической документации на модуль.

Подключение к WiFi Slot

Линейный регулятор благодаря форм-фактору Troyka-модулей как родной встанет на платформу WiFi Slot и расширит диапазон питания платформы до 20 вольт.

Джампер объединения выходного питания с линией V установлен. В итоге выходное питание поступает на линию V платформы WiFi Slot.

Джампер объединения входного питания с линией V2 не установлен.

Элементы платы

Линейный регулятор напряжения

Сердце модуля линейный стабилизатор MC33269. Регулятор принимает на входное напряжение и преобразует его значение в 3,3 вольта. Остальная мощность рассеивается в виде тепла. В качестве охлаждения — выступает плата модуля.

Входное и выходное напряжение

На модуле выведен двойной клеммник для подключения входного питания и нагрузки:

контакт (Vin) — пин входного напряжения. Подключите к плюсовому контакту источника питания. Диапазон входного напряжения от 4,4 до 20 вольт.

двойной контакт (GND) — общая земля. Подключите к минусовому контакту источника питания и земле нагрузки.

контакт (Vout) — пин выходного напряжения со значением 3,3 вольта. Подключите к питанию нагрузки.

Джамперы выбора питания

Модуль с регулятором питания позволяет дублировать входное и выходное напряжение на Troyka-контактах путём установкой джаммеров:

Vin=V2 — на линии V2 будет присутствовать входное напряжение с клеммника Vin .
Vout=V — на линии V будет выходное напряжение регулятора с клеммника Vout .

Установка джампера будет полезна при подключении модуля через макетную плату или Troyka Slot Shield.

Troyka-контакты

На модуле выведено две пары Troyka-контактов.

Питание (V) — выходное напряжение с линейного регулятора напряжения. При установленном джаммпере Vout=V .

Земля (G) — общая земля.

Сигнальный (V2) — входное напряжение подаваемое на линейный регулятор. При установленном джаммпере Vin=V2 .