01線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的輸入輸出電壓差與瞬態(tài)響應(yīng)及紋波抑制比之間的關(guān)系

線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC工作時(shí)的最小輸入電壓是從產(chǎn)品規(guī)格書(shū)“輸入輸出電壓差vs輸出電流”圖表中讀取所用負(fù)載電流下的輸入輸出電壓差，并與輸出電壓相加得出的。下圖是從BDxxIC0W系列的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中摘錄的示例。例如，當(dāng)負(fù)載電流（輸出電流）IO為0.6A時(shí)，輸入輸出電壓差Vdrop約為0.25V，如果所需的輸出電壓為3.3V，則最小輸入電壓為3.3V+0.25V=3.55V。圖表中的特性值通常為典型值。

輸入輸出電壓差與輸出電流（負(fù)載電流）的關(guān)系示例

在上述示例那樣輸入輸出電壓差盡可能小的條件下，需要注意以下幾點(diǎn)。這種情況下，雖然DC能夠工作并輸出既定的電壓，但控制能力會(huì)有所下降。

輸入輸出電壓差較小時(shí)，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)從輸入向輸出提供足夠的電流，導(dǎo)致負(fù)載響應(yīng)特性下降。另外，響應(yīng)速度變慢，PSRR（紋波抑制比）特性也會(huì)隨之惡化。

如果僅從效率角度出發(fā)將輸入輸出電壓差設(shè)為最小值，線(xiàn)性穩(wěn)壓器在某些工作條件下可能無(wú)法充分發(fā)揮其性能。因此，需確認(rèn)能夠滿(mǎn)足負(fù)載響應(yīng)性能和PSRR特性的輸入電壓，并在效率與各項(xiàng)特性之間找到平衡點(diǎn)。

02線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的輸出控制（EN）引腳

通過(guò)EN引腳可以控制輸出的開(kāi)啟/關(guān)閉。BDxxIC0系列中，當(dāng)在EN為低電平時(shí)，VO關(guān)閉，IC整體停止工作，消耗電流為零；EN為高電平時(shí)，IC啟動(dòng)，VO開(kāi)啟。下圖為電路示例。

為確保IC的啟動(dòng)/關(guān)閉，需按照產(chǎn)品規(guī)格書(shū)電氣特性中規(guī)定的值給EN引腳施加電壓（下表摘自產(chǎn)品規(guī)格書(shū)）。

※Ta＝25℃、VCC＝3.3V、R1＝16kΩ、R2＝7.5kΩ

作為設(shè)計(jì)參考值，閾值的中心值約為1.7V，容差為±0.2V左右，溫度特性約為1.85V～1.5V（-40℃～+105℃），整體為1.3V～2.05V左右。

EN引腳是輸出電壓開(kāi)/關(guān)控制引腳，起開(kāi)關(guān)作用，但通常會(huì)以EN輸入在短時(shí)間內(nèi)完成High/Low切換為前提來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。請(qǐng)勿將EN引腳固定在High/Low切換的中點(diǎn)電位（上述1.3V～2.05V附近），因?yàn)檩敵鲭妷涸谥悬c(diǎn)電位可能不穩(wěn)定。

VCC和EN的上電時(shí)序沒(méi)有限制。下圖為EN引腳電壓（VEN）保持High狀態(tài)下施加VCC（左圖）時(shí)和施加VCC后將VEN設(shè)置為High（右圖）時(shí)的輸出電壓（VO）啟動(dòng)波形的示例。由此可見(jiàn)，無(wú)論上電時(shí)序如何，輸出啟動(dòng)均遵循邏輯上的“AND”關(guān)系。關(guān)閉時(shí)同樣不受時(shí)序影響，VEN為L(zhǎng)ow或VCC被切斷時(shí)，輸出都會(huì)關(guān)閉。另外，其他系列或制造商可能有特定的時(shí)序要求，因此務(wù)必查閱各IC產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中的工作條件。

不使用輸出控制功能時(shí)，請(qǐng)將EN引腳直接連接至VCC，此時(shí)無(wú)需串聯(lián)電阻。電路示例如下所示：

作為設(shè)計(jì)參考值，EN引腳變?yōu)镠igh后到輸出電壓開(kāi)始啟動(dòng)的延遲時(shí)間約為70μs（見(jiàn)下圖）。此處的“開(kāi)始啟動(dòng)”是指輸出VOUT上升至10%的時(shí)刻。

通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)控制EN引腳時(shí)，開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓也出現(xiàn)波動(dòng)。此時(shí)，請(qǐng)?jiān)贓N引腳前端插入RC濾波器以防止抖動(dòng)波形進(jìn)入EN引腳（見(jiàn)下圖）。

另外，EN引腳與開(kāi)關(guān)之間的布線(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)，線(xiàn)路的電感分量可能引發(fā)較大的脈沖波形，當(dāng)該電壓超過(guò)EN引腳耐壓值時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致IC損壞。此問(wèn)題同樣可以通過(guò)在EN引腳前端插入RC濾波器來(lái)抑制脈沖波形的峰值進(jìn)行應(yīng)對(duì)（見(jiàn)下圖）。

無(wú)論哪種情況，都需要在實(shí)際設(shè)備上使用示波器等儀器確認(rèn)RC濾波器的效果，并根據(jù)電容器C的容值進(jìn)行調(diào)整。

03線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC輸出電容的注意事項(xiàng)

在線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的電源電路中，通常需要在輸入端和輸出端分別配置電容器。接下來(lái)將介紹輸出電容與輸入電容的相關(guān)注意事項(xiàng)。首先介紹輸出電容的注意事項(xiàng)。

電路板布局

輸出電容應(yīng)盡可能靠近線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的VO引腳安裝，并連接至相鄰的接地端，以確保線(xiàn)性穩(wěn)壓器環(huán)路控制的穩(wěn)定性。理想狀態(tài)是盡可能靠近IC的VO引腳安裝，大致目標(biāo)是放置在距離IC3cm以?xún)?nèi)的位置。

靜電容量

對(duì)于BDxxIC0W系列，考慮到容差和溫度特性，需選擇實(shí)際靜電容量值為1μF以上的電容器。容量過(guò)小可能會(huì)導(dǎo)致電路振蕩。

輸出電容的最大電容值沒(méi)有限制，但需注意以下事項(xiàng)。增加輸出電容容量會(huì)延長(zhǎng)電源開(kāi)啟時(shí)的充電時(shí)間及關(guān)閉時(shí)的放電時(shí)間。另外，電源關(guān)閉時(shí)，若出現(xiàn)輸出電壓高于輸入電壓的情況，可能導(dǎo)致IC內(nèi)部產(chǎn)生反向大電流而損壞IC。在這種情況下，必須在電路中添加旁路二極管或防反二極管。其具體內(nèi)容將在“引腳保護(hù)”一文中單獨(dú)介紹。

ESR（等效串聯(lián)電阻）

輸出電容的ESR值應(yīng)在下述圖表所示的穩(wěn)定工作范圍內(nèi)。該圖表是基于右側(cè)所示的測(cè)試電路獲得的，與實(shí)際使用的電容器并非完全等效。此外，這些數(shù)值是基于IC單體及電阻負(fù)載測(cè)得，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受電路板的走線(xiàn)阻抗、輸入電源阻抗及負(fù)載阻抗等因素的影響，因此必須在最終產(chǎn)品實(shí)際工作條件下充分驗(yàn)證是否會(huì)發(fā)生振蕩。

陶瓷電容

使用陶瓷電容時(shí)，推薦選用溫度特性?xún)?yōu)異的X5R和X7R材質(zhì)。Z5U、Y5V及F類(lèi)材質(zhì)的電容量變化較大，應(yīng)避免使用（見(jiàn)下圖）。

由于容差、溫度特性和DC偏壓特性的影響，實(shí)際容量會(huì)低于標(biāo)稱(chēng)值，因此請(qǐng)選擇容量不低于最小值（1μF）的電容器。另外，電容器尺寸越小，其DC偏壓特性導(dǎo)致的容量衰減往往越顯著（見(jiàn)下圖）。

鋁電解電容

電解電容具有成本低、容量大的優(yōu)點(diǎn)，但需要注意的是，部分產(chǎn)品在低溫環(huán)境下電解液會(huì)凝固，導(dǎo)致電容量急劇下降，ESR迅速上升。另外，當(dāng)線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的熱量傳導(dǎo)至電解電容時(shí)，電解液溫度升高會(huì)影響電容器壽命。要解決這個(gè)問(wèn)題，可以將電容安裝在受熱影響較小的位置，或者將電路板銅箔走線(xiàn)寬度縮減至電流承載能力允許的最小寬度，從而抑制（減弱）來(lái)自線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的熱傳導(dǎo)。

輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

當(dāng)負(fù)載電流急劇變化時(shí)，輸出電壓可能會(huì)發(fā)生瞬態(tài)電壓波動(dòng)。若要減少此類(lèi)電壓波動(dòng)，可增加輸出電容容量。由于大容量陶瓷電容成本較高，可通過(guò)將小容量陶瓷電容與作為儲(chǔ)能電容的鋁電解電容并聯(lián)使用以降低成本。然而，增大輸出電容容量會(huì)導(dǎo)致輸入端需要向輸出電容提供更多充電電荷，若輸入電源的負(fù)載響應(yīng)性能不佳，可能引發(fā)輸入電壓的瞬態(tài)跌落。為避免這種情況，需將輸入電容容量提升至與輸出電容容量相當(dāng)?shù)乃健?/p>

線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC輸入電容的注意事項(xiàng)

接下來(lái)介紹輸入電容的注意事項(xiàng)。輸入電容是抑制電路工作時(shí)電源線(xiàn)的電位波動(dòng)以及使線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC的輸入保持穩(wěn)定所必需的元件。特別是在輸入線(xiàn)路較長(zhǎng)或輸入電源阻抗較高的情況下，輸入電容能有效確保IC輸入電源的穩(wěn)定性。

電路板布局

輸入電容應(yīng)靠近VCC引腳安裝，并連接至相鄰的接地端。理想狀態(tài)是盡可能靠近IC輸入引腳安裝，大致目標(biāo)是放置在距離IC 1cm以?xún)?nèi)的位置。這是為了盡可能消除電路板上寄生分量的影響。

靜電容量

對(duì)于BDxxIC0W系列，需選擇實(shí)際輸入電容容量值為1μF以上的電容器。由于容差、溫度特性和DC偏壓特性的影響，實(shí)際容量會(huì)低于標(biāo)稱(chēng)值，因此設(shè)定時(shí)容量不能低于最小值（1μF）。

當(dāng)輸出電流發(fā)生突變時(shí)，通常采用增加輸出電容容量的方法來(lái)抑制瞬態(tài)電壓波動(dòng)。但輸出電容增大導(dǎo)致輸入電源瞬時(shí)電流供應(yīng)能力不足時(shí)，可能引發(fā)輸入電壓出現(xiàn)同步波動(dòng)。為防止這種情況，應(yīng)將輸入電容容量同步提升至與輸出電容容量相當(dāng)?shù)乃健？刹捎锰沾呻娙菖c鋁電解電容并聯(lián)的方式組成儲(chǔ)能電容。

ESR（等效串聯(lián)電阻）

輸入電容的主要作用是降低電源阻抗，因此推薦選用ESR較低的陶瓷電容。雖然如前文所述，有時(shí)會(huì)采用大容量但ESR較高的電解電容作為儲(chǔ)能電容，但此時(shí)仍可并聯(lián)ESR較小的陶瓷電容以降低總阻抗。

線(xiàn)性穩(wěn)壓器IC負(fù)載與啟動(dòng)的注意事項(xiàng)

本示例中使用的BDxxIC0系列，其過(guò)流保護(hù)（OCP）具有折返特性（見(jiàn)下圖）。這種特性會(huì)同時(shí)降低輸出電壓和輸出電流，因此如果啟動(dòng)時(shí)負(fù)載電流超過(guò)IC的輸出（供應(yīng)）電流，將導(dǎo)致輸出電壓無(wú)法上升，IC也無(wú)法啟動(dòng)。當(dāng)負(fù)載為恒流源或啟動(dòng)時(shí)輸出處于負(fù)電位狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

當(dāng)IC的輸出電壓上升到規(guī)定值后再接通恒流負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)可正常工作。但若隨后過(guò)熱保護(hù)電路啟動(dòng)并且輸出關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)將無(wú)法重新啟動(dòng)。另外，若啟動(dòng)失敗，恒流負(fù)載的電流會(huì)流經(jīng)IC內(nèi)部VO-GND間的靜電保護(hù)二極管，若電流較大可能導(dǎo)致芯片溫度升高，進(jìn)而引發(fā)IC損壞或焊料熔化。因此，不建議在恒流負(fù)載中使用。