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。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。

框圖

■基本應用電路

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作為輸出級晶體管，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%。可變輸出型可通過外接電阻器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。

該系列內置有防止IC損壞的過流保護電路和溫度保護電路，并配備了控制輸出開/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：

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。可變輸出型的外置元器件中，除了輸入電容和輸出電容外，還需要外接分壓電阻器來設置輸出電壓。

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。

※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。

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器來設置電壓，所需的外置元器件僅有輸入電容和輸出電容。將可變輸出型中用于設定輸出電壓的FB引腳改為 VO_S 引腳，用于檢測負載端的輸出電壓。詳情將在后續的“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。

※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。

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了解的事項。雖然這些內容并不復雜，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。

建議將R1和R2的總和設定在1kΩ～90kΩ之間。

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可通過0.8V/R2計算得出，R1的電流為R2的電流加上FB引腳的偏置電流IFB。但是由于FB引腳的內部電路(誤差放大器)為MOSFET柵極輸入，偏置電流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：

需注意的是，PCB(印刷電路板)走線時，輸出電壓設定電阻器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，電阻值可以通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。“以最少元器件數量設定”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”則是通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。

電阻器R1和R2應使用相同類型的產品。不同類型的電阻器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器時，需注意電阻器的額定功率、額定電壓及最大工作電壓。

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)可能不支持開爾文連接。

通過對線性穩壓器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，輸出電壓設定電阻器連接到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于設定電壓。

通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，并將低阻抗電阻器頂部的走線延伸到負載，可提高抗噪聲性能。IC的GND側也應通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)。

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

此外，IC的輸出電容COUT應靠近負載放置，當需要對急劇的負載變化迅速作出響應時，可額外配置大容量電容CBULK

固定輸出型的開爾文連接

固定輸出型內置有輸出電壓設定電阻器，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)。

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

如果到負載的電壓降問題是由于穩壓器IC沒有 VO_S 引腳或類似功能的引腳造成的，可以通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。例如對于固定輸出型，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。由于需要基于三個參數的最大值和最小值進行組合計算，過程稍顯復雜，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（）容差乘以用于設定輸出電壓的外接電阻器容差的值（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

最大値