例最近有人問我 TI 是否有跨設(shè)備連接到 LDO 控制器。該控制器采用小型晶體管 (SOT)-236 封裝，在印刷電路板 (PCB) 上占據(jù) 3mm x 3mm 的區(qū)域。圖 1 顯示了推薦的控制器原理圖。

圖 1：簡單的 LDO 控制器

從表面上看，使用大電流穩(wěn)壓器的方法看起來不錯(cuò)。在得知設(shè)計(jì)工程師想要支持從 1.35V IN到 1.0V OUT的最大 4A 電流后，我推薦了TPS7A85。

PS7A85 是一款低噪聲 (4.4 μVRMS)、低壓降 (LDO) 線性穩(wěn)壓器，具備 4A 的拉電流能力，其最高壓降僅為 240mV。該器件的輸出電壓可通過引腳在 0.8V 至 3.95V 的范圍內(nèi)進(jìn)行編程并可通過外部電阻分壓器在 0.8V 至 5.0V 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

TPS7A85 將低噪聲 (4.4 μVRMS)、高電源抑制比 (PSRR) 和高輸出電流性能相結(jié)合，非常適合為高速通信、視頻、醫(yī)療或測(cè)試和測(cè)量 最高可驅(qū)動(dòng) 1A 負(fù)載電流。TPS7A85 的高性能可限制電源生成的相位噪聲和時(shí)鐘抖動(dòng)，非常適合為高性能串行器和解串器 (SerDes)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 以及射頻 (RF) 組件供電。RF 放大器尤其受益于該器件的高性能和 5.0V 輸出性能。

對(duì)于需要以低輸入電壓、低輸出 (LILO) 電壓運(yùn)行的數(shù)字負(fù)載 [如特定用途集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 以及數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)]，TPS7A85 優(yōu)異的精度特性（負(fù)載和溫度范圍內(nèi)的精度為 0.75%）、遠(yuǎn)程感測(cè)、出色的瞬態(tài)性能以及軟啟動(dòng)功能可確保最優(yōu)系統(tǒng)性能。

TPS7A85 不是控制器，而是完全集成的 4A LDO 穩(wěn)壓器，采用 3.5mm x 3.5mm 20 引腳四方扁平無引線 (QFN) 封裝。顯然，該封裝比 SOT-236 大一點(diǎn)。

立即的反應(yīng)是，“TPS7A85 太復(fù)雜了。” 在某些情況下，更多的引腳等于更多的復(fù)雜性。然而，對(duì)于 TPS7A85，更多的引腳實(shí)際上轉(zhuǎn)化為更少的組件。請(qǐng)參見圖 2 中的等效 TPS7A85 原理圖，其中外部組件數(shù)量從 9 個(gè)減少到 5 個(gè)。

圖 2：TPS7A85 作為 4A LDO

為什么組件少了四個(gè)？TPS7A85 集成了 TI 的 ANY-OUT 功能，允許用戶使用電壓設(shè)置引腳動(dòng)態(tài)設(shè)置 V OUT 。每當(dāng)這些引腳之一接地時(shí)，電壓就會(huì)增加到內(nèi)部 800mV 參考電壓。因此，通過將 200mV 引腳接地，V OUT立即變?yōu)?/span> 1.0V。

借助此功能，我們只需將適當(dāng)?shù)碾妷涸O(shè)置引腳接地，即可將電壓從 800mV 更改為 3.95V，從而產(chǎn)生所需的輸出電壓。這種方法的可量化好處是：

· 1% 保證輸出調(diào)節(jié)。

· 無需購買精密反饋電阻器來設(shè)置 V OUT（當(dāng)然，如果我們愿意，我們仍然可以將 FB 引腳與外部電阻器一起使用）。

· 在應(yīng)用程序中動(dòng)態(tài)設(shè)置 V OUT的能力。

使用 LDO 控制器時(shí)，整體效率僅為 1/1.35V，即 74%。功率 FET 的總功耗在最壞情況下為 4A ×4350mV，即 1.4W。事實(shí)證明，這與使用 LDO 穩(wěn)壓器獲得的效率相同。

為了管理熱量，控制器使用兩個(gè)外部 FET 來幫助散熱，如圖 3 所示。

圖 3：驅(qū)動(dòng)兩個(gè)通道 FET 的 LDO 控制器

如果我們希望使用控制器，我建議添加另一個(gè) RGATE 以幫助確保柵極驅(qū)動(dòng)布局盡可能對(duì)稱，以便 Q1 和 Q2 正確共享電流。在此應(yīng)用中，F(xiàn)ET 采用 5mm x 6mm 封裝，占用的面積是控制器本身面積的六倍多。

TPS7A85 封裝只有 3.5mm x 3.5mm，因此其熱性能可能不如 LDO 控制器。但是讓我們比較一下差異。借助控制器，F(xiàn)ET 的結(jié)溫到環(huán)境熱阻 (T JA ) 為 25°C/W。因此，在功耗為 1.4W 的峰值電流下，溫升應(yīng)該在 1.4W × 25°C/W 左右，即 35°C。每個(gè) FET 的溫升為 17.5°C——假設(shè) FET 平均分擔(dān)溫升。這看起來相當(dāng)健壯。它與 TPS7A85 相比如何？

TPS7A85 的 T JA為 35.4°C/W，因此在峰值功率下，溫升為 1.4W × 35.4°C/W，即 49.6°C。從表面上看，這看起來更糟，但真的嗎？考慮一下集成 LDO 穩(wěn)壓器相對(duì)于 LDO 控制器的一些真正優(yōu)勢(shì)：

· 熱關(guān)斷 – LDO 控制器無法監(jiān)控 FET 溫度。TPS7A85 可以。

· 電流限制——LDO 控制器的唯一工作是調(diào)節(jié) V OUT。當(dāng)負(fù)載電流過高時(shí)，它沒有限制電流或關(guān)閉的能力。TPS7A85 可以。

· 穩(wěn)定性——如果我們想確保 LDO 控制器與應(yīng)用中的 FET 和寄生電容和電感保持穩(wěn)定，則必須添加額外的組件來測(cè)量環(huán)路穩(wěn)定性。使用 TPS7A85，我們不會(huì)。

· 尺寸 – 由于外部 FET，LDO 控制器占用了更多的面積。TPS7A85 沒有。

· 精度——本應(yīng)用中的 LDO 控制器的整體精度為 2.5%?？紤]到外部電阻器的最壞情況，這是 4.5%。TPS7A85 整體精度優(yōu)于 1%。

· 噪聲——LDO 控制器甚至沒有在數(shù)據(jù)表中提及這一點(diǎn)。TPS7A85 在 1V OUT時(shí)的噪聲約為 5μV RMS 10-100KHz 。

此列表中的最后兩個(gè)優(yōu)勢(shì)值得強(qiáng)調(diào)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)選擇 LDO 控制器或 LDO 穩(wěn)壓器而不是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用都是為 FPGA 或 DSP 或精密 ADC/DAC 的精密 V CORE軌供電。

總而言之，LDO 穩(wěn)壓器方法似乎是完成工作的最簡單方法。為我們的下一個(gè)設(shè)計(jì)考慮 TI 的 TPS7A85 大電流、高精度、低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器。