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2020.11.11 DC/DC

何謂LDO線性穩壓器的並聯

LDO線性穩壓器的並聯

LDO線性穩壓器是線性降壓型電壓穩壓器中的低飽和(Low Dropout:LDO)型產品,通常被稱為“LDO”,是目前線性穩壓器的主流產品。由於設計簡單,並且在零件數量、尺寸、成本方面具有諸多優勢,因此,即使在近年來切換穩壓器的應用日益增多的情況下,LDO線性穩壓器依然是根據應用需求被廣為採用的電源IC。

普通LDO線性穩壓器的額定損耗最多幾瓦,比如5V輸入3.3V輸出時,輸出電流約為1A。針對更高的要求,近年來多採用切換穩壓器來對應。不過,有些方法可以解決使用LDO線性穩壓器時帶來的輸出電流增加、額定損耗超標等問題。其中一個方法就是並聯LDO線性穩壓器(以下簡稱“LDO”)。

LDO線性穩壓器的並聯

LDO並聯是一種很早以前就有的方法,從理論上看,在理想的情況下,比如將兩個1A的LDO並聯,可以獲得2A(翻倍),從分擔損耗的角度看,兩個並聯可以使每個LDO的損耗減半。

但是,如果只是將LDO的輸出之間直接連接,這無法實現輸出電流加倍、損耗減半的預期。下面是將輸出端直接並聯的電路範例,以及輸出電流相對於各LDO的負載電流的曲線圖範例。範例中並聯了VIN為5V、VOUT為3.3V、IOUT可達到1A的兩個LDO。從理論上講,相對於負載電流ILOAD,每個LDO的IOUT應該為1/2 ILOAD,但如圖所示,在該範例中,幾乎全部的負載電流都供給了LDO1,LDO2幾乎沒有。其結果是在該電路中,LDO1已經達到了1A的IOUT供電能力,即使兩個並聯也無法提供更多的IOUT

這是由於並聯連接的LDO之間的輸出電壓差造成的。即使LDO的宣稱輸出電壓值相同,在保證值範圍內實際的輸出電壓也會有所波動。在該範例中,LDO1的輸出VOUT1為3.3165V,LDO2的VOUT2為3.30000V,它們之間存在0.0165V=0.5%的壓差。

正如連接電壓值不同的線路時電流會從電壓值高的線路流出一樣,當直接連接輸出電壓不同的LDO輸出時,也會從輸出電壓高的LDO流出電流。就如曲線圖所示,在該範例中是LDO1供給輸出電流。通常,LDO輸出電壓的容差為標稱電壓的±幾個百分比,而實際上,讓並聯的LDO實現相同的輸出電壓並不現實。因此,在並聯LDO時,需要在電路設計上下功夫,以使並聯LDO很好地分配輸出電流。

並聯連接LDO線性穩壓器有兩種方法,一種是使用二極體,另一種是使用電阻。後續的文章中將會介紹這兩種方法。

重點:

・透過並聯LDO線性穩壓器,可以增加輸出電流,並避免超出容許損耗。

・由於每個輸出電壓之間存在壓差,因此僅通過直接連接LDO線性穩壓器的輸出是無法正常分配負載的。

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