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线性稳压器IC的示例

本文讲解中使用的线性稳压器IC是输出电流为1.0A的“BDxxIC0系列”，是产品阵容广泛的线性稳压器IC家族中的一个系列。BDxxIC0系列分为可变输出型和固定输出型，每种类型都有两种封装。HTSOP-J8封装提供消费电子、工业和车载三种等级。型号名称中的“xx”为“00”时表示可变输出型，固定输出型则用两位数的代码表示设定的输出电压。如需了解更多信息，请点击型号链接查阅产品规格书。本文主要以消费电子级可变输出型和固定输出型为例进行介绍。

■框图

■基本应用电路

BDxxIC0系列具有很高的通用性，如上述的基本应用电路所示，通常由输入、输出、FB/VO_S（可变型/固定型）、EN（输出开/关切换）引脚组成。（※FIN表示底部裸露焊盘）

LDO（低饱和型）使用Pch的MOSFET作为输出级晶体管，输出电流为1A，基准电压（可变型）和输出电压（固定型）的精度高达±1%。可变输出型可通过外接电阻器R1和R2设定0.8V～4.5V之间的任意输出电压，固定输出型则提供了1.0V～3.3V的9种电压选择。

该系列内置有防止IC损坏的过流保护电路和温度保护电路，并配备了控制输出开/关的EN引脚。输出电容可以使用陶瓷电容。

以下是BDxxIC0系列的特点：

输入电源电压范围：2.4V～5.5V 最大输出电流：1.0A（Max.） 内置高精度基准电压电路：±1% 可变型输出电压的设定范围：0.8V～4.5V 固定型输出电压：1.0V/1.2V/1.25V/1.5V/1.8V/2.5V/2.6V/3.0V/3.3V ※1.25V/2.6V仅限HVSOF6封装的产品 关断时电路电流：0µA（Typ.）

内置过流保护电路（OCP） 内置温度保护电路（TSD） 配备输出开/关引脚（EN） 符合无卤素标准（HVSOF6封装） 工作温度范围：-25～+85℃

 

线性稳压器IC的典型应用电路示例

使用上述线性稳压器IC的典型应用电路示例如下。

可变输出型

首先介绍可变输出型的应用电路示例，包括两种封装的引脚配置和引脚功能。可变输出型的外置元器件中，除了输入电容和输出电容外，还需要外接分压电阻器来设置输出电压。
另外，即使封装和引脚配置不同，同名引脚的功能也是相同的。与下述固定输出型不同的是FB引脚。

• ※HTSOP-J8封装的电路示例中使用EN引脚控制输出开/关，而HVSOF6封装的示例中是将EN引脚连接到V_CC且不使用开/关功能。两种封装中EN引脚的功能是相同的。
• ※引脚配置图为顶视图。

固定输出型

接下来介绍固定输出型的应用电路示例，包含两种封装的引脚配置及引脚功能。固定输出型不需要外接分压电阻器来设置电压，所需的外置元器件仅有输入电容和输出电容。将可变输出型中用于设定输出电压的FB引脚改为 \(V_{O＿S}\) 引脚，用于检测负载端的输出电压。详情将在后续的“开尔文连接”一文中单独说明。固定输出型与可变输出型一样，即使封装和引脚配置不同，同名引脚的功能是相同的。

• ※HTSOP-J8封装的电路示例中使用EN引脚控制输出开/关，而HVSOF6封装的示例中是将EN引脚连接到\(V_{CC}\)且不使用开/关功能。两种封装中EN引脚的功能是相同的。
• ※引脚配置图为顶视图。

可变输出型线性稳压器IC的输出电压设定方法

以下内容是设计时需要了解的事项。虽然这些内容并不复杂，但相关注意事项仍需掌握。本节将介绍可变输出型的输出电压设定方法。固定输出型的输出电压是设定好的，只需选择对应电压的IC即可。

首先介绍可变输出型的应用电路示例，包括两种封装的引脚配置和引脚功能。

\(V_{out} = 0.8 \times \frac{R_1 + R_2}{R_2} \, [\text{V}]\)

建议将\(R_1\)和\(R_2\)的总和设定在1kΩ～90kΩ之间。

如上图所示，该IC是向\(V_O\)引脚输出电压，使FB引脚对地电压为0.8V。\(R_2\)的电流\(I_2\)可通过0.8V/\(R_2\)计算得出，\(R_1\)的电流为\(R_2\)的电流加上FB引脚的偏置电流\(I_{FB}\)。但是由于FB引脚的内部电路（误差放大器）为MOSFET栅极输入，偏置电流\(I_{FB}\)极小，可以忽略不计。输出电压\(V_{OUT}\)为0.8V加上\(R_1\)和\(I_2\)的乘积，如下式所示：

\(V_{out} = 0.8 + R_1 I_2 = 0.8 + R_1 \frac{0.8}{R_2} = 0.8 \times \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)\)

需注意的是，PCB（印刷电路板）走线时，输出电压设定电阻器\(R_2\)的底部应直接连接到GND引脚，以实现更优的负载调节性能。

下表列出了典型的输出电压设定电阻值。当然，电阻值可以通过上述公式计算得出，但也可以直接使用这些表格。本例中使用的是E24系列的标称电阻值。“以最少元器件数量设定”是从E24系列标称值中选取最接近计算值的电阻，每类各1个共2个电阻，允许一定的输出电压误差。“高精度设定”则是通过组合多个电阻来匹配计算值，以实现更高的输出电压精度。

电阻器\(R_1\)和\(R_2\)应使用相同类型的产品。不同类型的电阻器可能会因公差和温度特性的差异导致\(R_1\)和\(R_2\)的比例发生变化，从而降低输出电压精度。此外，使用0402mm（01005inch）尺寸以下的贴片电阻器时，需注意电阻器的额定功率、额定电压及最大工作电压。

 

线性稳压器IC的开尔文连接

本节将介绍可以补偿输出电压负载端电压降的开尔文连接。需注意的是，有些固定输出型IC（引脚功能）可能不支持开尔文连接。

通过对线性稳压器IC的输出使用开尔文连接，可以补偿输出引脚到负载之间的电压降，从而向负载提供设定好的输出电压值，这种方式有时被称为“远端感测”。可变输出型和固定输出型的方法不同，因此下面分别进行介绍。

可变输出型的开尔文连接

通常，输出电压设定电阻器连接到\(V_O\)引脚时可以获得更佳的调节性能。但如果负载电流较大、到负载的走线宽度较窄或到负载的距离较远时，可能会因PCB上薄膜走线的电阻而产生电压降，导致负载端的实际电压低于设定电压。

通过将输出电压设定电阻分压器的顶部尽可能靠近负载连接，可以补偿该电压降。将高阻抗电阻分压器靠近IC放置，并将低阻抗电阻器顶部的走线延伸到负载，可提高抗噪声性能。IC的GND侧也应通过独立的接地线连接至负载，以避免受到负载电流造成的电压降影响（见下图）。

※\(I_{LARGE}\)表示流经电路板走线的大电流，\(V_O\)和GND线上的电阻器符号表示走线电阻。

此外，IC的输出电容\(C_{OUT}\)应靠近负载放置，当需要对急剧的负载变化迅速作出响应时，可额外配置大容量电容\(C_{BULK}\)

固定输出型的开尔文连接

固定输出型内置有输出电压设定电阻器，通常情况下，标准的三端稳压器中，电阻分压器的顶部是在IC内部连接到输出端的（没有下面框图中的 \(V_{O＿S}\) 引脚，而是内部连接到\(V_O\)），这种结构的IC无法实现开尔文连接。BDxxIC0系列的电阻分压器的顶部是连接到 \(V_{O＿S}\) 引脚的，因此可以像可变输出型一样实现开尔文连接（见下图）。

※I_LARGE表示流经PCB走线的大电流，\(V_O\)和GND线上的电阻器符号表示走线电阻。

如果到负载的电压降问题是由于稳压器IC没有 \(V_{O＿S}\) 引脚或类似功能的引脚造成的，可以通过更换为具有此类引脚的稳压器IC来解决。

 

线性稳压器IC的输出电压误差

输出电压必然存在误差。例如对于固定输出型，误差看似是输出电压规格的最大值和最小值，但其实还需考虑其他相关参数的容差。

固定输出型的最大输出电压误差是输出电压容差、输入稳定性容差和负载稳定性容差的总和。由于需要基于三个参数的最大值和最小值进行组合计算，过程稍显复杂，但这是预估最坏情况时必须考虑的因素。

可变输出类型的误差是基准电压（<\(V_{FB}\)）容差乘以用于设定输出电压的外接电阻器容差的值（见下列公式）加上输入稳定性容差和负载稳定性容差的总和。

可变输出型的输出电压容差：

最小值

\( V_{{OUT(MIN)}} = V_{{C(MIN)}} \times \frac{R_{{1(MIN)}} + R_{{2(MAX)}}}{R_{{2(MAX)}}} \, [\text{V}] \)

最大値

\( V_{{OUT(MAX)}} = V_{{C(MAX)}} \times \frac{R_{{1(MAX)}} + R_{{2(MIN)}}}{R_{{2(MIN)}}} \, [\text{V}] \)