DC-DC｜應用篇

使用線性穩壓器的電源設計要點 線性穩壓器IC的電源電路示例

2026.01.21

目錄

線性穩壓器IC的示例

本文講解中使用的線性穩壓器IC是輸出電流為1.0A的“BDxxIC0系列”，是產品陣容廣泛的線性穩壓器IC家族中的一個系列。BDxxIC0系列分為可變輸出型和固定輸出型，每種類型都有兩種封裝。HTSOP-J8封裝提供消費電子、工業和車載三種等級。型號名稱中的“xx”為“00”時表示可變輸出型，固定輸出型則用兩位數的代碼表示設定的輸出電壓。如需瞭解更多資訊，請點擊型號連結查閱產品規格書。本文主要以消費電子級可變輸出型和固定輸出型為例進行介紹。

封裝 可變輸出型 固定輸出型
HTSOP-J8
HTSOP-J8 		BD00IC0WEFJ（消費電子）
BD00IC0MEFJ-LB（工業）
BD00IC0MEFJ-M（車載） 		BDxxIC0WEFJ（消費電子）
BDxxIC0MEFJ-LB（工業）
BDxxIC0MEFJ-M（車載）
HVSOF6
HVSOF6 		BD00IC0WHFV（消費電子） BDxxIC0WHFV（消費電子）

■方塊圖

線性穩壓器IC的示例

■基本應用電路

線性穩壓器IC的示例

BDxxIC0系列具有很高的通用性，如上述的基本應用電路所示，通常由輸入、輸出、FB/VO_S（可變型/固定型）、EN（輸出開/關切換）引腳組成。（※FIN表示底部裸露焊盤）
LDO（低飽和型）使用Pch的MOSFET作為輸出級電晶體，輸出電流為1A，基準電壓（可變型）和輸出電壓（固定型）的精度高達±1%。可變輸出型可透過外接電阻R1和R2設定0.8V～4.5V之間的任意輸出電壓，固定輸出型則提供了1.0V～3.3V的9種電壓選擇。

該系列內建有防止IC損壞的過流保護電路和溫度保護電路，並配備了控制輸出開/關的EN引腳。輸出電容可以使用陶瓷電容。

以下是BDxxIC0系列的特點：

  • 輸入電源電壓範圍：2.4V～5.5V
  • 最大輸出電流：1.0A（Max.）
  • 內建高精度基準電壓電路：±1%
  • 可變型輸出電壓的設定範圍：0.8V～4.5V
  • 固定型輸出電壓：1.0V/1.2V/1.25V/1.5V/1.8V/2.5V/2.6V/3.0V/3.3V
    ※1.25V/2.6V僅限HVSOF6封裝的產品
  • 關斷時電路電流：0µA（Typ.）
  • 內建過流保護電路（OCP）
  • 內建溫度保護電路（TSD）
  • 配備輸出開/關引腳（EN）
  • 符合無鹵素標準（HVSOF6封裝）
  • 工作溫度範圍：-25～+85℃

線性穩壓器IC的典型應用電路示例

使用上述線性穩壓器IC的典型應用電路示例如下。

可變輸出型

首先介紹可變輸出型的應用電路示例，包括兩種封裝的引腳配置和引腳功能。可變輸出型的外接元件中，除了輸入電容和輸出電容外，還需要外接分壓電阻來設置輸出電壓。

另外即使封裝和引腳配置不同，同名引腳的功能也是相同的。與下述固定輸出型不同的是FB引腳。

可變輸出型HTSOP-J8封裝
BD00IC0WEFJ, BD00IC0MEFJ-LB, BD00IC0MEFJ-M		 可變輸出型HVSOF6封裝
BD00IC0WHFV
可變輸出型 可變輸出型
可變輸出型 可變輸出型
  • ※HTSOP-J8封裝的電路示例中使用EN引腳控制輸出開/關，而HVSOF6封裝的示例中是將EN引腳連接到VCC且不使用開/關功能。兩種封裝中EN引腳的功能是相同的。
  • ※引腳配置圖為頂視圖。
HTSOP-J8
引腳編號		 HVSOF6
引腳編號		 引腳名稱 功能
1 1 VO 輸出引腳
給負載供電。需在VO和GND之間連接電容以防止振盪。
2 2 FB 輸出電壓設定引腳
輸出電壓回饋引腳。由於該引腳工作電壓為0.8V，因此需連接電阻分壓電路以獲得相應的輸出電壓。輸出電壓設定範圍為0.8V～4.5V。
3 3 GND 接地引腳
穩壓器電路的接地。
4 – N.C 未連接引腳
N.C引腳未連接到內部電路，而是連接至GND或懸空。
5 4 EN 使能引腳
該引腳為高電平時輸出開啟，低電平時輸出關閉。
6, 7 5 N.C 未連接引腳
N.C引腳未連接到內部電路，而是連接至GND或懸空。
8 6 VCC 輸入引腳
給IC輸入電源。為保持輸入的穩定性，需在VCC和GND之間連接陶瓷電容，且電容靠近引腳放置。
E-Pad E-Pad FIN 裸露焊盤
底部裸露焊盤透過引線框架連接到晶片，建議焊接到銅箔面積較大的接地平面上以提高散熱效率。裸露焊盤透過封裝內的基板與GND實現電氣連接。

固定輸出型

接下來介紹固定輸出型的應用電路示例，包含兩種封裝的引腳配置及引腳功能。固定輸出型不需要外接分壓電阻來設置電壓，所需的外接元件僅有輸入電容和輸出電容。將可變輸出型中用於設定輸出電壓的FB引腳改為VO_S引腳，用於檢測負載端的輸出電壓。詳情將在後續的“開爾文連接”一文中單獨說明。固定輸出型與可變輸出型一樣，即使封裝和引腳配置不同，同名引腳的功能是相同的。

固定輸出型HTSOP-J8封裝
BDxxIC0WEFJ, BDxxIC0MEFJ-LB, BDxxIC0MEFJ-M		 固定輸出型HVSOF6封裝
BDxxIC0WHFV
固定輸出型 固定輸出型
固定輸出型 固定輸出型
  • ※HTSOP-J8封裝的電路示例中使用EN引腳控制輸出開/關，而HVSOF6封裝的示例中是將EN引腳連接到VCC且不使用開/關功能。兩種封裝中EN引腳的功能是相同的。
  • ※引腳配置圖為頂視圖。
HTSOP-J8 引腳編號 HVSOF6 引腳編號 引腳名稱 功能
1 1 VO 輸出引腳
給負載供電。需在VO和GND之間連接電容以防止振盪。
2 2 VO_S 輸出電壓檢測引腳
該引腳用於消除穩壓器輸出端和負載之間的走線電阻造成的電壓降。
3 3 GND 接地引腳
穩壓器電路的接地。
4 – N.C 未連接引腳
N.C引腳未連接到內部電路，而是連接至GND或懸空。
5 4 EN 使能引腳
該引腳為高電平時輸出開啟，低電平時輸出關閉。
6, 7 5 N.C 未連接引腳
N.C引腳未連接到內部電路，而是連接至GND或懸空。
8 6 VCC 輸入引腳
給IC輸入電源。為保持輸入的穩定性，需在VCC和GND之間連接陶瓷電容，且電容靠近引腳放置。
E-Pad E-Pad FIN 裸露焊盤
底部裸露焊盤透過引線框架連接到晶片，建議焊接到銅箔面積較大的接地平面上以提高散熱效率。裸露焊盤透過封裝內的基板與GND實現電氣連接。

可變輸出型線性穩壓器IC的輸出電壓設定方法

以下內容是設計時需要瞭解的事項。雖然這些內容並不複雜，但相關注意事項仍需掌握。本節將介紹可變輸出型的輸出電壓設定方法。固定輸出型的輸出電壓是設定好的，只需選擇對應電壓的IC即可。

首先介紹可變輸出型的應用電路示例，包括兩種封裝的引腳配置和引腳功能。

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

建議將R1和R2的總和設定在1kΩ～90kΩ之間。

可變輸出型線性穩壓器IC的輸出電壓設定方法

如上圖所示，該IC是向VO引腳輸出電壓，使FB引腳對地電壓為0.8V。R2的電流I2可透過0.8V/R2計算得出，R1的電流為R2的電流加上FB引腳的偏壓電流IFB。但是由於FB引腳的內部電路（誤差放大器）為MOSFET閘極輸入，偏壓電流IFB極小，可以忽略不計。輸出電壓VOUT為0.8V加上R1和I2的乘積，如下式所示：

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

需注意的是，PCB（印刷電路板）走線時，輸出電壓設定電阻R2的底部應直接連接到GND引腳，以實現更優的負載調節性能。

下表列出了典型的輸出電壓設定電阻值。當然電阻值可以透過上述公式計算得出，但也可以直接使用這些表格。本例中使用的是E24系列的標稱電阻值。“以最少元件數量設定”是從E24系列標稱值中選取最接近計算值的電阻，每類各1個共2個電阻，允許一定的輸出電壓誤差。“高精度設定”則是透過組合多個電阻來匹配計算值，以實現更高的輸出電壓精度。

電阻R1和R2應使用相同類型的產品。不同類型的電阻可能會因公差和溫度特性的差異導致R1和R2的比例發生變化，從而降低輸出電壓精度。此外使用0402mm（01005inch）尺寸以下的貼片電阻時，需注意電阻的額定功率、額定電壓及最大工作電壓。

可變輸出型線性穩壓器IC的輸出電壓設定方法

線性穩壓器IC的開爾文連接

本節將介紹可以補償輸出電壓負載端電壓降的開爾文連接。需注意的是，有些固定輸出型IC（引腳功能）可能不支援開爾文連接。

透過對線性穩壓器IC的輸出使用開爾文連接，可以補償輸出引腳到負載之間的電壓降，從而向負載提供設定好的輸出電壓值，這種方式有時被稱為“遠端感測”。可變輸出型和固定輸出型的方法不同，因此下面分別進行介紹。

可變輸出型的開爾文連接

通常，輸出電壓設定電阻連接到VO引腳時可以獲得更佳的調節性能。但如果負載電流較大、到負載的走線寬度較窄或到負載的距離較遠時，可能會因PCB上薄膜走線的電阻而產生電壓降，導致負載端的實際電壓低於設定電壓。

透過將輸出電壓設定電阻分壓器的頂部盡可能靠近負載連接，可以補償該電壓降。將高阻抗電阻分壓器靠近IC放置，並將低阻抗電阻頂部的走線延伸到負載，可提高抗雜訊性能。IC的GND側也應透過獨立的接地線連接至負載，以避免受到負載電流造成的電壓降影響（見下圖）。

可變輸出型的開爾文連接

※ILARGE表示流經電路板走線的大電流，VO和GND線上的電阻符號表示走線電阻。

此外，IC的輸出電容COUT應靠近負載放置，當需要對急遽的負載變化迅速作出回應時，可額外配置大容量電容CBULK。

固定輸出型的開爾文連接

固定輸出型內建有輸出電壓設定電阻，通常情況下，標準的三端穩壓器中，電阻分壓器的頂部是在IC內部連接到輸出端的（沒有下面框圖中的VO_S引腳，而是內部連接到VO），這種結構的IC無法實現開爾文連接。BDxxIC0系列的電阻分壓器的頂部是連接到VO_S引腳的，因此可以像可變輸出型一樣實現開爾文連接（見下圖）。

固定輸出型的開爾文連接

※ILARGE表示流經PCB走線的大電流，VO和GND線上的電阻符號表示走線電阻。

如果到負載的電壓降問題是由於穩壓器IC沒有VO_S引腳或類似功能的引腳造成的，可以透過更換為具有此類引腳的穩壓器IC來解決。

線性穩壓器IC的輸出電壓誤差

輸出電壓必然存在誤差。例如對於固定輸出型，誤差看似是輸出電壓規格的最大值和最小值，但其實還需考慮其他相關參數的容差。

固定輸出型的最大輸出電壓誤差是輸出電壓容差、輸入穩定性容差和負載穩定性容差的總和。由於需要基於三個參數的最大值和最小值進行組合計算，過程稍顯複雜，但這是預估最壞情況時必須考慮的因素。

可變輸出類型的誤差是基準電壓（VFB）容差乘以用於設定輸出電壓的外接電阻容差的值（見下列公式）加上輸入穩定性容差和負載穩定性容差的總和。

可變輸出型的輸出電壓容差：

・最小值

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

・最大值

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

【下載資料】 線性穩壓器基礎

本資料是線性穩壓器的基礎內容，涵蓋了其工作原理、種類、電路組成特色、優缺點等內容，另外還說明了線性穩壓器的代表性規格數值、以及有關效率和熱計算等內容。

線性穩壓器IC的電源電路示例
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