LDO線性穩(wěn)壓器與MAX38908并聯(lián)，適用于大電流應(yīng)用

對于高負載電流應(yīng)用，由于LDO的額定電流或封裝限制，有時很難找到單個LDO線性穩(wěn)壓器來滿足負載要求。為了實現(xiàn)這種更高的負載電流要求，并聯(lián)LDO將是共享負載電流和散熱的一種選擇。本應(yīng)用筆記討論了LDO并聯(lián)的不同方法，并比較了負載分配性能。

介紹

隨著對高性能和高功率便攜式電子設(shè)備的需求不斷增長，對具有較低噪聲水平的大電流LDO的需求也在增加。由于電流限制和結(jié)溫的限制，單個LDO處理較高的負載變得越來越困難。當(dāng)輸入輸出電壓差較大且電流要求較高時，LDO中的散熱也會增加。在這些情況下，并聯(lián)LDO是處理所需負載需求和熱量分布的最佳選擇。本應(yīng)用筆記討論了LDO與MAX38908高性能LDO并聯(lián)的不同方法，并比較了負載均分性能。

關(guān)于MAX38907/8/9 4A/2A高性能LDO線性穩(wěn)壓器：

MAX38907/MAX38908/MAX38909具有快速瞬態(tài)響應(yīng)、高PSRR NMOS LDO的輸入電源范圍為0.9V至5.5V，偏置電壓范圍為2.7V至20V。該系列LDO可在4mV壓差下提供高達82A的負載電流。MAX38908/MAX38909的輸出電壓可通過兩個外部反饋電阻調(diào)節(jié)至0.6V至5.0V范圍。

特征

降低噪音并提高準(zhǔn)確性

28mV 4A 負載瞬態(tài)偏移

78dB 偏置 PSRR 在 10kHz

52dB 在 10kHz 時的 PSRR

實現(xiàn)易用性和強大的保護

可編程軟啟動速率

過流和過熱保護

輸出至輸入反向電流保護

電源就緒狀態(tài)引腳

減小尺寸，提高可靠性

14 針 （3 毫米 x 3 毫米） TDFN

20 引腳 （5mm x 5mm） TQFN 和 5 x 3 凸塊、0.4mm 間距 WLP 封裝

性能

圖1.V在PSRR 圖。

MAX38908 LDO的應(yīng)用電路如下圖2所示。

圖2.MAX38908應(yīng)用電路

LDO的并聯(lián)：

基本上，我們將研究LDO并聯(lián)的不同方式，并比較負載分配結(jié)果。以下是并聯(lián)LDO的不同拓撲。

LDO 直接并聯(lián)。

使用平衡電阻的LDO并聯(lián)。

使用運算放大器的LDO并聯(lián)

對于本研究，我們正在考慮以下用例：

在在= 3.3V， V外= 2.7V， I外= 7A， V偏見= 10V

1. LDO直接并聯(lián)：

圖3.MAX38908 LDO直接并聯(lián)。

圖4.直接LDO并聯(lián)電路中的負載分配。

從上面的圖4中，LDO-U2的輸出電壓略高，提供負載電流至4安培。如果負載進一步增加超過LDO的最大允許負載電流，LDO-U2的輸出電壓將降至設(shè)定值以下，LDO-U1將共享電流。一旦電流開始從 LDO-U1 流出，來自 LDO-U2 的電流就會降低，輸出電壓達到設(shè)定值，它就會再次開始共享更多的電流。因此，由于輸出電壓不相等，最大負載將由LDO-U2共享。

2. LDO與平衡電阻并聯(lián)：

下圖5顯示了使用輸出端平衡電阻并聯(lián)LDO的情況。如圖5所示，兩個LDO的IN引腳短路并直接連接到輸入電壓源，但OUT引腳通過具有相同值的平衡電阻連接到負載。在該電路中，輸出電壓較高的LDO提供電流，該電流在該平衡電阻兩端產(chǎn)生壓降，從而降低該LDO的實際輸出電壓。因此，另一個輸出電壓較低的LDO也將共享負載電流。因此，平衡電阻兩端的壓降將有助于平衡輸出電壓，同時平衡流過兩個LDO的電流。

圖 5：MAX38908 LDO 與平衡電阻并聯(lián)。

使用平衡電阻時，負載兩端的電壓由下式給出：

在負荷= VOUTU1-在RBAL1= VOUTU2-在RBAL2

在負荷= VOUTU1- （IOUTU1* RBAL1） = 訪問U2- （IOUTU2* RBAL2)

為了計算平衡電阻值，我們考慮LDO輸出電壓的精度為±1%，并且每個LDO的最大輸出電流分配的允許差值被視為每個LDO最大輸出的20%，即800mA。下式給出了平衡電阻的值。

當(dāng)輸出電壓為2.7V時，輸出電壓變化將為54mV。然后計算出平衡阻力為67.5m？。那么，選擇的平衡阻力是50m？。

圖6.LDO并聯(lián)電路中的負載均分使用平衡電阻。

根據(jù)公式Rbal，仍然可以通過增加平衡電阻來改善負載均流。通過進一步增加平衡電阻值，平衡電阻兩端的壓降將進一步增加，實際輸出電壓將降低。我們需要確保平衡電阻值的選擇應(yīng)使負載兩端的實際輸出電壓不會顯著降低。因此，選擇平衡電阻值，使通過LDO的電流差較小，平衡電阻兩端的壓降也較小。良好的布局設(shè)計將有助于通過LDO平均共享電流。

3. LDO使用運算放大器并聯(lián)：

在圖7的以下電路中，LDO的并聯(lián)通過輸入檢測電阻完成。有兩個電阻從兩個LDO的源極輸入端和IN端連接。一旦電流流過每個電阻，電壓就會按比例產(chǎn)生，這些電壓被饋送到運算放大器，如圖所示。運算放大器檢測給予其兩個輸入端子的差分電壓，并驅(qū)動LDO-U1的反饋，LDO-U2的電流檢測電阻連接到反相引腳。從下圖可以看出，如果來自RSENSE1的電流增加，運算放大器將檢測到電流的增加，并開始吸收來自LDO-U1反饋網(wǎng)絡(luò)的電流。該吸電流使 LDO-U1 從輸入源吸收更多電流，從而增加 RSENSE1 電阻上的壓降。因此，它充當(dāng)負反饋，以平衡流過兩個LDO的電流。當(dāng)電路工作在穩(wěn)態(tài)條件下時，電流和輸出電壓從U2、U<>開始就會平衡。

圖7.MAX38908 LDO采用運算放大器并聯(lián)。

在上面的電路中，我們用了50m？每個LDO輸入端的電流檢測電阻用于電流檢測，運算放大器用于比較流過兩個LDO的輸入電流。我們可以看到，通過LDO的電流共享比早期的方法要好得多，下面給出了使用這種方法的電流共享圖。流過兩個LDO的電流的最大差值在整個負載電流范圍內(nèi)約為51mA，直到7Amp。

圖8.使用運算放大器的LDO并聯(lián)電路中的負載分配

啟動性能：

圖9.測試條件下的啟動性能：Vin= 3.3V， Vout= 2.7V， Iout= 7.3安培。

在上面的波形中，綠色 - 輸入電壓，粉紅色 - 輸出電壓，黃色 - LDO-U1 電流，藍色 - LDO-U2 電流。

上圖9顯示了啟動波形，我們可以看到電流平衡的工作原理。在啟動期間，LDO-U2 吸收更多由運算放大器檢測的電流，并立即平衡通過兩個 LDO 的電流。流過兩個LDO的電流以黃色和藍色波形給出，它們在某個時間穩(wěn)定并變得相等。

以下是使用運算放大器的LDO并聯(lián)電路的負載瞬態(tài)和負載調(diào)整率數(shù)據(jù)的波形。

負載瞬態(tài)性能：

圖 10.測試條件下的負載瞬態(tài)性能：Vin= 3.3V， Vout= 2.7V， Iout= 0 至 7.3mp .

負載瞬態(tài)范圍為 0 至 7.3A - 82mV 時的輸出電壓降

圖 11.測試條件下的負載調(diào)整性能：Vin= 3.3V， Vout= 2.7V， Iout= 0 至 7 A。

LDO并聯(lián)技術(shù)的性能比較：

負載調(diào)整率比較：

圖 12.測試條件下的負載瞬態(tài)：Vin= 3.3V， Vout= 2.7V， Iout= 0 至 7 A。

上面的波形顯示了圖5和圖7中兩個電路的負載調(diào)節(jié)性能。隨著負載的增加，使用平衡電阻的電路的輸出電壓比運算放大器電路的輸出電壓降低得更多。

負載共享性能比較：

圖 13.測試條件下的負載瞬態(tài)：Vin= 3.3V， Vout= 2.7V， Iout= 0 至 7 A。

上圖顯示了圖5和圖7兩個電路中通過LDO的電流差異。與使用平衡電阻的電路相比，運算放大器電路中的均流性能要好得多。

結(jié)論

從上面的研究中，我們可以得出結(jié)論，直接并聯(lián)LDO不是正確的方法，因為沒有負載電流共享。LDO并聯(lián)電路在輸出端使用平衡電阻，改善了均流，但這種方法會隨著負載電流的增加而降低輸出電壓，并使用較大的電阻值來改善負載均流。這種方法也可用于多個LDO并聯(lián)應(yīng)用。使用運算放大器的LDO并聯(lián)電路是通過LDO平均分配負載電流的最佳方法，因此平均分擔(dān)散熱。這種方法還具有負載電流下負載調(diào)節(jié)嚴格的優(yōu)點。

審核編輯：郭婷