DC-DC｜應用篇

使用二極體並聯LDO

2020.11.11

重點

・在使用二極體進行LDO並聯的方法中，由於輸出路徑中有二極體，因此輸出電壓會下降二極體VF的量，因此需要採取在LDO的輸出電壓設定中添加VF部分等相應的對策。

・每個二極體的VF存在個體差異，而且還會因負載電流和溫度而異，因此，無法期待精確的輸出電壓精度（負載調節器）。

・儘管使用二極體可以緩和輸出電壓差的問題，但無論如何，由於兩個LDO的輸出電壓存在壓差，各LDO的輸出電流分配還是具有很大波動。

在上一篇文章中，提到了有兩種並聯LDO的方法。本文中將介紹第一種方法：使用二極體並聯LDO的方法。

使用二極體並聯LDO

首先來看透過二極體並聯LDO的電路圖。採用二極體並聯LDO連接方法，由於輸出路徑中有二極體，因此輸出電壓僅下降二極體正向電壓（以下簡稱“VF”）的量。所以，要想得到預期的輸出電壓，需要採取諸如將二極體VF添加到LDO的輸出電壓設定值中等措施。另外，每個二極體的VF會有個體波動，而且還會因負載電流和溫度而異，因此，無法期待精確的輸出電壓精度。


透過二極體連接兩個LDO輸出時的電路

如上一篇文章所述，這個電路也是由輸出電壓高的LDO供給電流，但由於流過的電流因二極體的VF而異，因此可以在一定程度上吸收兩個LDO之間的電壓差。輸出電壓的平衡關係可以透過以下公式來表示：

VOUT1－VF1（IOUT1）＝VOUT2－VF2（IOUT2）

VOUT1：LDO1的輸出電壓
VOUT2：LDO2的輸出電壓
VVF1（IOUT1）：IOUT1的D1的VF
VF2（IOUT2）：IOUT2的D2的VF
 

例如，從右圖中可以看出使用3.3V、1A輸出的LDO，且LDO1的輸出電壓比LDO2高1%時，各LDO供給負載的輸出電流是如何分配的。

在負載電流為1A的節點，即使LDO的輸出電壓差僅為1%，但電流分配卻有很大差異：LDO1為0.64A，LDO2為0.36A。


輸出電壓差為1%時的輸出電流分配

接下來，右圖中給出了兩個LDO間的輸出電壓差對輸出電流的影響。

右圖表示LDO1比LDO2的輸出電壓高時各LDO的輸出電流之比。當兩個LDO的輸出電壓完全相同時，輸出電流的比率為50%（平均分配輸出電流），但隨著輸出電壓差的增加，電流比率的差也會隨之增加。例如假設LDO1的輸出電壓波動＋1%、LDO2的輸出電壓波動－1%，則LDO1的電流輸出為77%、LDO2的電流輸出為23%，電流分配很不平衡。


輸出電壓差對輸出電流比率的影響

從下圖中可以看出當使用最大推薦輸出電流值為1A的LDO時，LDO間的輸出電壓差對LDO並聯電路的輸出電流的影響。

如果LDO之間完全沒有電壓差，則兩個LDO的輸出電流相等，因此可以輸出2A（1A+1A）的電流。但隨著LDO輸出電壓差的增加，能夠輸出的電流值越來越小。在LDO1的輸出電壓波動＋1%、LDO2的輸出電壓波動－1%的條件下，使用最大推薦輸出電流值為1A的LDO時，當兩個LDO中的一個達到1A時該LDO將達到最大輸出狀態，因此相對於2A的輸出電流能力，最多只能輸出1.37A的電流。


輸出電壓差對最大輸出電流的影響

最後請看負載調節圖表。

與LDO輸出相比，輸出電壓下降了二極體VF的量，並且二極體VF隨負載電流的增加而增加，因此輸出電壓進一步降低。

除了各LDO本來就有的負載穩壓器之外，二極體VF的影響也很大，而且輸出電壓的變化也很大，因此，如前所述，負載穩壓器並不理想。


負載調節

下一篇文章將介紹另一種方法：使用鎮流電阻進行LDO並聯。

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