討論影響現(xiàn)代LDO穩(wěn)壓器總啟動時間的因素,揭秘LDO開通(啟動)時間

本文主要討論了影響現(xiàn)代 LDO 穩(wěn)壓器總啟動時間的因素，提出了計算開通斜坡時間的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還介紹了浪涌電流計算、分析及最大壓擺率相關(guān)內(nèi)容。具體如下：
*附件：揭秘 LDO 開通 啟動 時間.pdf

1. 線性穩(wěn)壓器開通時間簡介
   • LDO 穩(wěn)壓器開通時間是延遲時間和上升時間總和。延遲時間短，取決于器件啟動內(nèi)部電路速度，其最佳估計值由數(shù)據(jù)表提供；上升時間是將輸出電壓從 0V 提升到最小穩(wěn)壓值所需時間，與應(yīng)用的穩(wěn)壓值有關(guān)。
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2. 影響 LDO 上升時間的因素
   • 基準(zhǔn)電壓相關(guān) ：線性穩(wěn)壓器基準(zhǔn)有精密電壓源或精密電流源，開通時間受基準(zhǔn)電壓開通或反饋環(huán)路中和形成的 RC 時間常數(shù)影響，基準(zhǔn)電壓啟動速度通常很快，但現(xiàn)代 LDO 穩(wěn)壓器中基準(zhǔn)電壓可被濾波。
     
   • 簡單用例
     • 當(dāng)或 LDO 以單位增益反饋方式運行時，開通時間由決定；當(dāng)，開通時間計算簡化。
     • 分別以帶 NR 濾波器但不帶電容的 LDO（如 TPS7A20）、帶電容的 NR 濾波器（如 TPS7A49）為例進行了開通時間計算分析。
   • 快速充電電路 ：NR/SS 濾波器可提高 PSRR、降低噪聲，但可能使開通時間過長，現(xiàn)代 LDO 穩(wěn)壓器帶有快速充電電路可縮短開通時間，文中給出了相關(guān)計算方程及轉(zhuǎn)換電壓等參數(shù)計算方法。
   • 非理想 LDO 行為
     • 外加電壓偏置一般對開通時間影響小。
     • 快速充電電流容差會影響軟啟動時間。
     • 內(nèi)部誤差放大器失調(diào)電壓可能使開通過程比預(yù)期快。
     • 溫度會影響快速充電電流源，使啟動波形出現(xiàn)彎曲。
     • 誤差放大器共模電壓可能導(dǎo)致開通響應(yīng)出現(xiàn)階躍（在現(xiàn)代 LDO 中不明顯）。
     • 基準(zhǔn)電壓斜坡時間在跟蹤式 LDO 中可能決定開通時間。
     • 在壓降模式下啟動輸出可能過沖。
     • 值過大可能導(dǎo)致內(nèi)部限流，延長開通時間。
     • 大信號 LDO 帶寬限制可能影響開通時間，老舊或特定架構(gòu)器件需特別關(guān)注。
   • 具體用例和示例
     • 介紹了多種 LDO 架構(gòu)（如帶和并聯(lián)快速充電的精密電壓基準(zhǔn)、帶快速充電但不帶的精密電壓基準(zhǔn)、精密電流基準(zhǔn)、使用軟啟動引腳啟動等）的 LDO 穩(wěn)壓器案例，并給出相應(yīng)計算分析及測量結(jié)果（涉及 TPS7A91、TPS7A84A、TPS7A96、TPS7H1111、TPS7A57、TPS7A74 等器件）。
3. 系統(tǒng)注意事項
   • 浪涌電流計算 ：浪涌電流是輸出電流、輸出電壓上升時間和輸出電容的函數(shù)，與 LDO 穩(wěn)壓器靜態(tài)電流關(guān)系不大，多數(shù)情況下可忽略其對浪涌電流的影響。文中給出浪涌電流計算方程，并指出浪涌電流過大可能導(dǎo)致的問題及解決途徑。同時說明了浪涌電流測量位置（A、B、C 三點）及各位置特點，B 點為測量浪涌電流首選，A 點測量峰值小電流脈沖長，C 點最不可取，測量易受電感影響產(chǎn)生振鈴且可能無法反映器件真實性能。
   • 浪涌電流分析 ：通過 TPS7A20 和 TPS7A20 和 TPS7A84A 兩個示例，展示了如何根據(jù)已知的開通過程輸出電容和負(fù)載，使用前面公式計算浪涌電流，并給出了相應(yīng)的分析結(jié)果（包括輸出電壓和浪涌電流的測量值與分析值對比等）。
   • 最大壓擺率 ：某些應(yīng)用需限制 LDO 穩(wěn)壓器開通過程壓擺率，可通過調(diào)整或電容實現(xiàn)，指數(shù)上升輸出的器件較難符合要求，固定輸出 LDO 可增大使限流環(huán)路在一定時間內(nèi)啟用以減慢輸出速度。
4. 本文中引用的 LDO 穩(wěn)壓器 ：列出了文中各案例所引用的 TI LDO 穩(wěn)壓器型號，包括 TPS7A20、TPS7A91、TPS7A96 等多種型號，并對部分案例中器件的特殊情況（如前饋電容情況）進行了說明。
5. 結(jié)語 ：介紹了用于 LDO 穩(wěn)壓器啟動分析的框架，涵蓋快速充電電路影響及兩種內(nèi)部精密基準(zhǔn)，討論了非理想特性對啟動時間的影響，設(shè)計人員可借此計算開通斜坡時間、浪涌電流，評估壓擺率，確認(rèn)啟動行為是否符合系統(tǒng)要求。
6. 參考資料 ：列出了撰寫本文所引用的 21 項參考資料，包括書籍、德州儀器（TI）的數(shù)據(jù)表、應(yīng)用報告、論壇內(nèi)容等，涉及線性系統(tǒng)分析、信號處理、LDO 穩(wěn)壓器產(chǎn)品特性及相關(guān)應(yīng)用注意事項等多方面內(nèi)容。