今天我們主要分享一下LDO的效率問題以及溫升計算,這在進行LDO選型時,是必不可少的評估點?!靶省笔侵腹β兽D換效率,線性和開關穩壓器都適用相同的概念。提高線性穩壓器效率的關鍵在于如何減少功率損耗問題。
LDO的效率
效率計算公式
效率定義為輸出功率與輸入功率之比。在上面給出的公式中,輸入電流Iin中包含的Icc對應于IC本身的電流消耗。由于該值較小,因此在負載電流較大時可以忽略不計。在這種情況下,可以將輸入電流和輸出電流視為相等,并且可以通過簡單地將輸出電壓除以輸入電壓來計算效率。在上圖所示的示例中,從5V到3.3V的轉換效率為64%。鑒于最近的開關穩壓器的效率為80%至90%或更高如果我們把5V輸入電壓更改為3.6V,重新計算一下效率,就會發現區別:
效率計算實例
在這種條件下效率為89%。換句話說,當輸入和輸出之間的電壓差較小時,線性穩壓器可提供更高的效率。從下圖可以發現,當VIN接近壓差電壓Vdropout時,功率損耗降低,效率提高。
功率損耗
線性穩壓器的熱計算
如何進行LDO的熱計算呢?我們需要先計算LDO的功率損耗,并且在規格書中找到對應封裝的熱阻,以及LDO的工作環境溫度的信息。功率損耗的計算方法與效率計算方法相同:只需將輸入/輸出電壓差乘以輸入電流即可。大多數數據手冊中都提供了熱阻。如果找不到,請咨詢線性穩壓器的供應商。熱計算基本上采用芯片(結)與環境之間的熱阻Rθja。一些LDO的規格書還提供了在LDO的結和外殼之間熱阻θjc,但是我們要看的還是θja的熱阻,因為熱量最終還是要散發到環境中。最后,環境溫度其實就是你的產品的工作溫度。
熱計算例子
基于功率損耗和熱阻可以確定LDO工作時產生的溫升,再加上環境溫度,結果就是芯片的溫度。我們計算得出的Tj(芯片結溫溫度)不能超過Tjmax(芯片溫度的最大額定值)。如果超過了Tjmax,這個時候我們應該怎么辦呢?作為對策,可以減小負載電流(輸出電流)。另一種方法,也可以降低環境溫度,例如通過從自然對流散熱改為風扇散熱。還可以考慮將散熱器安裝到散熱器上以減小其熱阻并減少其溫升,但是散熱器的成本和尺寸需要重點評估。
總結
以上就是LDO得效率以及溫升得計算方式,還有就是如何提高LDO得效率,并降低LDO的溫升,這都是我們需要重點掌握的。
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