Frage:
Was sind die Unterschiede zwischen linearen und Low-Dropout-Reglern (LDO)?
706Astor
2015-03-03 05:24:34 UTC
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Auf hohem Niveau scheinen sowohl ein linearer als auch ein LDO-Regler gleich zu sein. Die meisten Blockdiagramme scheinen auch gleich zu sein. Die meisten Gerätepakete sind drei Terminalpakete. Was sind die Unterschiede zwischen linearen und LDO-Reglern?

Regulator

Zwei antworten:
#1
+7
Olin Lathrop
2015-03-03 20:26:07 UTC
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Der Unterschied ist auf die stärkste Kraft im Universum zurückzuführen: Marketing.

Beide Geräte sind lineare Regler. Dies bedeutet, dass sie eine hohe und variierende Spannung aufnehmen und eine niedrige und konstante ("geregelte") Spannung erzeugen. Diese Reglertypen werden vollständig von der Eingangsspannung gespeist und stellen ein, wie viel Strom sie vom Eingang zum Ausgang fließen lassen. Das Konzept ist das gleiche wie bei einem mechanischen Druckregler. In diesem Fall befindet sich ein echtes Ventil im Inneren, das mehr geöffnet oder geschlossen wird, damit der Ausgangsdruck aufrechterhalten wird. Elektronische Regler verwenden Transistoren für den gleichen Zweck.

Ein Parameter eines Linearreglers ist, wie niedrig die Eingangsspannung sein kann, während er die Ausgangsspannung weiterhin innerhalb der Spezifikation steuern kann. Dieser Parameter wird häufig als Headroom i> oder Dropout-Spannung i> bezeichnet. Alte Regler benötigten mehrere Volt. Der berühmte LM7805 benötigt ca. 2½ Volt. Da der Ausgang 5 V beträgt, muss der Eingang mindestens 7,5 V betragen, andernfalls ist der Ausgang 5 V nicht garantiert.

In der Jungsteinzeit haben Höhlenmenschen eine Stromversorgung mit einem großen Strom hergestellt -Eisentransformator zum Abfallen der Netzspannung, 4 Dioden zum Abnehmen des Absolutwerts und eine Kappe zum Glätten. Um eine geregelte Versorgung zu erhalten, würden sie dem mit einem linearen Regler folgen. Es war nicht wichtig, dass der Linearregler mehr als 2 V Headroom benötigte, da ohnehin aus verschiedenen anderen Gründen ein erheblicher Anstieg in die ungeregelte Rohversorgung eingebaut werden musste.

Heutzutage besteht viel mehr Druck, Netzteile klein, leicht, billig und manchmal effizient zu machen. Das Streben nach Effizienz besteht eigentlich nicht darin, den Strom nicht zu verschwenden, sondern die Wärme aus der Energieverschwendung nicht abzuführen. Elektronische Komponenten haben sich seit den Tagen der Höhlenmenschen erheblich weiterentwickelt. Daher ist es heute im Allgemeinen billiger und kleiner, die Stromversorgung effizienter zu gestalten, als die Fähigkeit hinzuzufügen, viel Wärme abzuleiten. Ein Wirkungsgrad von über 80% ist "einfach", ein Wirkungsgrad von 90% ist unter vielen gängigen Umständen vernünftigerweise erreichbar und bei Bedarf nahezu 95% erreichbar, und Effizienz hat oberste Priorität.

Betrachten Sie nun einen 7805 Kontext. Selbst bei nur 500 mA Ausgang (die Hälfte seiner maximalen Kapazität) würde es 1,3 W bei minimalem i> Verlust verbrauchen. Das kann eine Menge Wärme sein, die in einer kleinen und versiegelten Plastikverpackung abgeführt werden muss. Sie können ein oberflächenmontiertes Teil nicht einfach auf eine Platine legen, wenn es so viel Strom verbraucht.

Hersteller von Linearregler-ICs haben begonnen, auf die Ausfallspannung zu achten. Es entstand eine völlig neue Klasse von Linearreglern, die weniger als ein Volt, manchmal nur ein paar 100 mV, Kopffreiheit benötigten. Natürlich gingen diese technologischen Fortschritte mit Fortschritten im Marketing einher. Es war nicht mehr gut genug, einfach eine Spezifikation mit geringerem Headroom zu veröffentlichen. Diese neue Klasse von Reglern sollte als neues Gerät eingeführt werden, das als [ Trompetenstöße einfügen, Bild von Wolken, die sich trennen, tief dröhnende Stimme i>] Low-Dropout-Regler b> bezeichnet wird , fortan als LDO b> bekannt zu sein.

Als Marketingbegriff hat sich natürlich niemand die Mühe gemacht anzugeben, wie niedrig genau "niedrig" ist. Das Marketing ist seit den Anfängen des LDO noch weiter fortgeschritten, so dass heutzutage so ziemlich jeder Regulierer, den jeder macht, außer etwas, das als 78xx oder 79xx bezeichnet wird, als "LDO" bezeichnet wird. Das ist die TLA für Linearregler geworden, bis zu dem Punkt, dass sie neue Kinder (diejenigen, die nie barfuß im Schnee bergauf zur Schule laufen mussten, wozu kommt diese Welt?!) Nicht einmal mehr den Unterschied kennen.

Wenn ich eine Nummer auswählen müsste, würde ich sagen, dass alles, was mit weniger als 1 V Headroom funktioniert, sich selbst als LDO bezeichnen kann, vorzugsweise 500 mV, aber wie immer müssen Sie das Datenblatt lesen b>.

Netzteile werden größtenteils nicht mehr mit großen Eisentransformatoren hergestellt, bei denen Sie mit einer ungeregelten Rohspannung beginnen und diese linear auf die tatsächlich gewünschte Spannung regeln. Heute würde dies mit einem Switcher in einem gemacht werden. Unabhängig davon, wie Sie eine geregelte Spannung erzeugen, haben Sie immer noch ein Verteilungsproblem, wenn das Gerät einen erheblichen Strom zieht. Es gibt auch die Welligkeit, die durch die Schaltimpulse verursacht wird und bei einigen Arten von analogen Schaltkreisen Probleme verursachen kann.

Eine Lösung besteht darin, dass der Umschalter einige 100 mV mehr als gewünscht erzeugt und dann LDOs mit mehreren verwendet Verwendungsstellen. Angenommen, Sie erzeugen lokale 3,3 V aus einem vorregulierten 3,8 V-Bus, der direkt von einem Umschalter kommt. Bei 100 mA verbraucht das LDO nur 50 mW, was selbst ein SOT-23-Gehäuse problemlos kann. Diese Methode garantiert nicht nur, dass die Spannung trotz eines gewissen Abfalls der vorgeregelten Spannung zum Zeitpunkt des Einsatzes der geregelte Wert ist, sondern erzeugt auch eine schöne und saubere Versorgung, da der lokale Regler die Welligkeit stark dämpft aus der vorregulierten Versorgung.

"* passen Sie an, wie viel Strom sie durchlassen dürfen *" - nein, das tun sie nicht. Sie passen den Widerstand an die gewünschte Ausgangsspannung an. Der Strom hängt vollständig von der Last ab.
#2
+6
Mahendra Gunawardena
2015-03-03 05:44:19 UTC
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Bei einem sehr hohen Pegel haben lineare Low-Dropout-Regler einen Durchgangstransistor, einen Operationsverstärker, eine Widerstandsteilerschaltung, die den Operationsverstärker speist, und VREF. Der Operationsverstärker ist ein Fehlerverstärker. Kurz gesagt, der Durchgangstransistor wirkt als variabler Widerstand, der den Stromfluss steuert.

Regulator Block Diagram

Blockdiagramm für einen linearen &-Regler mit niedrigem Ausfall sub>

Ausfallspannung = $ V_ {in} $ - $ V_ {out} $


Linearregler: Der Durchgang Transistor ist ein Darlington-Transistor. Die Dropout-Spannung liegt bei 1,5 V bis 2,5 V.

Linear Regulator

Grundschema für Linearregler

Nachfolgend finden Sie die Dropout-Spannungsspezifikation für den Linearregler LM7805

LM7805 Droput Voltage


Low-Dropout-Regler: Der Durchgangstransistor ist ein PNP Transistor. Die Ausfallspannung ist sehr niedrig, ungefähr 0,7 V oder sogar niedriger.

LDO Regulator

Grundschema für einen Regler mit niedrigem Ausfall sub>

Nachfolgend finden Sie die Spezifikation der Ausfallspannung für LT1965 Low-Dropout-Regler

LT1965 low dropout voltage


Referenzen:

Sie sollten klarstellen, dass ein LDO * ein * linearer Regler ist. Ihre Beschreibung vermittelt den Eindruck, dass die beiden exklusiv sind. Die Verwendung eines Darlington- oder eines einzelnen PNP-Transistors ist auch nicht die Definition eines der beiden Regler. Sie sind nur Gründe, warum einige Regler die Ausfallspannung haben, die sie haben. Viele LDOs verwenden beispielsweise einen FET als Durchgangselement.
Eine weitere gute Referenz: ["AN32 - High Efficiency Linear Regulators" von Jim Williams] (http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an32f.pdf), siehe Anhang A Seite 10 "Erreichen eines niedrigen Dropout ". Es enthält eine interessante Diskussion über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Passelemente.
@OlinLathrop gibt es ein Wort für "Non-Low-Dropout-Regler"? "Regler mit hohem Ausfall?
@end: Nein. Es gibt keinen Vorteil für Vermarkter, die darauf hinweisen, dass ihr Produkt nicht so gut ist wie andere. Ein High-Drop-Out-Regler ist ein Regler, bei dem die Erwähnung einer niedrigen Drop-Out-Spannung auffällig fehlt. Selbst wenn die Ausfallspannung erwähnt wird, müssen Sie die tatsächliche Spezifikation überprüfen, da es keine formale Definition dafür gibt, wie niedrig "niedrig" ist.
@OlinLathrop Ich meine nicht für Vermarkter, ich meine für uns


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