【经验】解析线性稳压器的稳定性优化简易方法

时间： 2022-07-17 来源：ROHM

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在大容量多层陶瓷电容器（以下简称“MLCC”）并不常见的时代开发出来的线性稳压器，当在线性稳压器输出端连接MLCC等低ESR的电容器时，可能会在线性稳压器反馈环路中发生相位延迟并引起振荡。在这种情况下，可以在线性稳压器中通过与输出电容器串联插入电阻器并增加ESR使相位超前来避免振荡。

确定要串联插入的电阻值时，正确方法是使用频率特性分析仪（FRA）来确认相应电路中的线性稳压器的实际相位裕度。但是，如果无法使用FRA，或者即使可以使用FRA却由于输出电压固定型线性稳压器的反馈环路位于IC内部而无法访问，那么就无法通过FRA来测量相位裕度。ROHM解决方案之一是使用阶跃响应法简单确认线性稳压器的稳定性并对其进行优化。

阶跃响应法

阶跃响应法是通过使输出负载（输出电流）急剧变化（阶跃），用示波器一边确认此时的输出电压波动（即负载瞬态响应特性），一边调整为理想响应特性的方法。尽管使用这种方法无法测量精确的相位和增益，但即或使用FRA，最终也必须观察并确认实际的阶跃响应情况。从这个意义上讲，虽然涉及到实验基础，但是通过阶跃响应来确认稳定性的方法并不是没有根据的。

下面是测试阶跃响应的电路示例。设置是比较容易的。将电子负载设备连接到线性稳压器的输出端并使负载电流急剧变化，通过示波器监测输出电压和负载电流。

如果没有电子负载设备，也可以使用有晶体管开关的电路进行测试。将函数信号发生器连接到N-ch MOSFET的栅极，并使晶体管快速ON/OFF。当晶体管OFF时，电流为0A。当晶体管ON时，流过VO÷RL的电流。

图 1

使负载电流以1A/µs的转换速率从比如0A急剧变化到线性稳压器的最大输出电流。受这种又大又急剧的电流阶跃影响，输出电压基本上会发生波动，并在一段时间后稳定下来。通过调整相应的器件常数（在该示例的情况下，是电路图中的RESR），来逐步优化输出电压的波动幅度和达到稳定所需的时间。

关键要点

●对于线性稳压器而言，当使用MLCC等低ESR的电容器作为输出电容器时，某些线性稳压器可能会发生振荡。

●对于线性稳压器而言，在这种情况下，可以通过与输出电容器串联插入电阻器并增加ESR使相位超前来避免振荡。

●确定要串联插入的电阻值时，通常采用确认其电路中线性稳压器的相位裕度的方法。

●当无法测量相位裕度时，解决方案之一是使用阶跃响应法简单确认线性稳压器的稳定性。

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2020/12/01 - ROHM - 快速参考指南代理服务技术支持批量订货

For Analog Audio Processors, Can I use MLCCs instead of electrolytic capacitors as input terminal coupling capacitors in a product that operates with only one or two positive power supplies?

When using MLCCs, it is necessary to pay attention to DC bias characteristics and temperature characteristics. The capacitance of MLCCs varies greatly with temperature and DC bias. Make sure to select a component with a capacitance value that is higher than the required value at the voltage and temperature conditions in which it will be used.

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Thermal Calculation for Linear Regulator Linear Regulator Series Application Note

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2017.2 - ROHM - 应用笔记或设计指南 - Rev.001 代理服务技术支持批量订货

关于线性稳压器，请告知功耗损失的计算方法。

线性稳压器的功耗损失Pd为，如设成Vin：电源电压、Vo：输出电压、Io：输出电流、Icc：电路（偏置）电流，则 Pd=（Vin-Vo）×Io+Vin×Icc

2024-07-30 - 技术问答代理服务技术支持批量订货

【选型】ROHM（罗姆）线性稳压器选型指南（中文）

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2019年7月 - ROHM - 选型指南 - Ver.5.0 代理服务技术支持批量订货

关于线性稳压器，请告知过流保护(OCP)的动作。

超过建议输出电流时，通过为各产品设置的过电流检测值进行电流限制。在过流保护启动后，电流折返电路也会启动，在降低输出电压的同时限制输出电流，从而保护IC以免破坏。大多数线性稳压器，过电流消失后，输出电压会自动恢复，但也有锁存的类型，因此请确认Datasheet。

2024-07-30 - 技术问答代理服务技术支持批量订货

【技术】TJ估算的基本计算公式及示例

TJ的估算有两种方法，即根据TA和θJA或者根据TT和ΨJT进行估算。而两种计算都需要IC的功耗P这个参数。本文ROHM将为您介绍使用热阻数据进行TJ估算的基本计算公式及计算示例。

2022-03-10 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

关于线性稳压器，请告知在输出电流随时间而变化的功耗损失计算方法，例如，除了稳定100mA，以100ms间隔，500mA流过10ms时的计算方法。

电流发生周期性变动时，功耗损失按平均电流计算。平均电流Iav为 Iav=（10ms/100ms）×500mA+100mA=150mA ，假设输入电压Vin、输出电压Vo，则功耗损失Pd如下。 Pd=(Vin-Vo)×Iav=(Vin-Vo)×150mA 详情请参考技术资料。

2024-07-30 - 技术问答代理服务技术支持批量订货

关于线性稳压器，请告知双极工艺产品和CMOS工艺产品的特点。

双极工艺的线性稳压器具有满足高耐压、大电流的特点。而CMOS工艺的特点是低电压工作、低消耗电流。此外，我们还在使用Bi-CDMOS工艺，开发兼顾低消耗电流和高耐压的产品。

2024-07-30 - 技术问答代理服务技术支持批量订货

【产品】可实现高达3.0A输出电流的超低压差线性稳压器BD3512MUV，还可满足各类低功耗应用需要

全球知名的半导体厂商罗姆(ROHM)公司推出了一款可在极低的输入电源下工作的超低压差线性稳压器——BD3512MUV。它能够在低输入至输出电压应用中提供理想的性能。该芯片通过使用最大导通电阻RON =100mΩ的内置N沟道功率MOSFET，能够实现最小化输入至输出电压差。通过降低压差，该线性稳压器可实现高达3.0A的高输出电流，从而降低转换损耗。

2019-01-13 - 新产品代理服务技术支持批量订货

【产品】线性稳压器BD7602GUL，集成NFC IC所需电源、小尺寸封装

BD7602GUL是全球知名的半导体厂商罗姆(ROHM)株式会社推出的用于向移动设备的近距离无线通信LSI（NFC）提供电源的电源管理IC。该款产品每路LDO输出可以通过支持I2C总线协议的2线制串行接口进行控制，将NFC IC所需的电源整合在1片芯片中，可以节省空间，非常适合用于智能手机、移动电话、以及带NFC IC的移动设备等场合。

2018-12-15 - 新产品代理服务技术支持批量订货