一種LDO電源電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種LDO電源電路，包括LDO電源及電容，其中，該電容為陶瓷電容，其一端與LDO電源的輸出端連接，另一端與地連接。本發(fā)明專利技術(shù)通過設(shè)置陶瓷電容串聯(lián)小電阻的方案來替代鋁電解電容或鉭電解電容，可以避免電容起火的風(fēng)險(xiǎn)，避免高低溫影響，并使得電路更加靈活、可靠。

LDO power supply circuit

The invention discloses a LDO power supply circuit, which comprises a LDO power supply and a capacitor, wherein, the capacitor is a ceramic capacitor, one end of which is connected with the output end of the LDO power supply, and the other end is connected with the ground. The invention is a small series resistance by setting ceramic capacitors instead of aluminum electrolytic capacitor or tantalum electrolytic capacitor, capacitor can avoid the risk of fire, avoid high temperature effect, and makes the circuit more flexible and reliable.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電源電路設(shè)計(jì)
，具體地說，涉及一種LDO電源電路。
技術(shù)介紹
隨著汽車安全性能要求越來越高，整車部件的設(shè)計(jì)要充分考慮汽車運(yùn)行時(shí)的各種工況，盡量降低部件設(shè)計(jì)的缺陷導(dǎo)致車輛運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問題。在電動(dòng)汽車的電路板上，一般采用LDO(lowdropoutregulator，低壓差線性穩(wěn)壓器)電源為一些關(guān)鍵元件提供穩(wěn)定的電壓。但是，LDO電源不能直接輸出穩(wěn)定的電壓，其后端必須接具有一定等效串聯(lián)電阻的電容才能保持輸出電壓的穩(wěn)定，通常采用鉭電解電容或者鋁電解電容。但是，鉭電解電容的失效模式是短路，容易導(dǎo)致電路板起火；鋁電解電容易受到溫度的影響，導(dǎo)致等效串聯(lián)電阻和電容值變化，從而使得LDO產(chǎn)生自激振蕩，導(dǎo)致其輸出不穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決以上問題，本專利技術(shù)提供了一種LDO電源電路，用以保證LDO電源輸出穩(wěn)定的電壓，降低LDO使用的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種LDO電源電路，包括LDO電源及電容，其中，所述電容為陶瓷電容，其一端與所述LDO電源的輸出端連接，另一端與地連接。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)所述電容并聯(lián)后的一端與所述LDO電源的輸出端連接，并聯(lián)后的另一端與地連接。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述陶瓷電容采用X7R介質(zhì)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述陶瓷電容采用NPO介質(zhì)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，在所述LDO電源的輸出端與所述電容之間串聯(lián)一等效電阻。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述等效電阻的性能受溫度影響小。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述等效電阻為可變電阻。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，在所述LDO電源的輸出端與地之間設(shè)置一與所述等效電阻和所述電容串聯(lián)支路并聯(lián)的旁路電容。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述等效電阻的取值由所述電容零點(diǎn)、LDO電源內(nèi)部極點(diǎn)及所述旁路電容和所述等效電阻形成的極點(diǎn)確定。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)通過設(shè)置陶瓷電容串聯(lián)小電阻的方案來替代鋁電解電容或鉭電解電容，可以避免電容起火的風(fēng)險(xiǎn)，避免高低溫影響，并使得電路更加靈活、可靠。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本專利技術(shù)而了解。本專利技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹：圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的LDO電源電路原理圖；圖2是對應(yīng)圖1的幅頻和相頻響應(yīng)曲線示意圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的LDO電源實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)圖；圖4a是圖3中等效串聯(lián)電阻為1.1Ω時(shí)、LDO輸出3.3V波形示意圖；圖4b是圖3中等效串聯(lián)電阻為1.65Ω時(shí)、LDO輸出3.3V波形示意圖；圖4c是圖3中等效串聯(lián)電阻為1mΩ時(shí)、LDO輸出3.3V波形示意圖；圖5a是圖3無輸出電容、空載時(shí)、LDO輸出3.3V波形示意圖；以及圖5b時(shí)圖3無輸出電容、負(fù)載2.5A時(shí)、LDO輸出3.3V波形示意圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本專利技術(shù)的實(shí)施方式，借此對本專利技術(shù)如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本專利技術(shù)中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器要求輸入電壓比輸出電壓高出2v～3v以上，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件太苛刻了，如5v轉(zhuǎn)3.3v，輸入與輸出的壓差只有1.7v，顯然是不滿足條件。針對這種情況，出現(xiàn)了LDO電源轉(zhuǎn)換芯片。LDO電源是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，是相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說的。LDO電源使用在線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或FET，從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。LDO電源壓降電壓是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下100mV之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。如圖1所示為據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的LDO電源電路原理圖，以下參考圖1來對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，該LDO電源電路包括LDO電源和電容CO。其中，電容CO為陶瓷電容，其一端與LDO電源的輸出端連接，另一端與地連接。陶瓷電容是用陶瓷材料作為電介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后經(jīng)低溫?zé)摄y質(zhì)薄膜作為極板。一般陶瓷電容和其他電容相比，具有使用溫度較高，比容量大，耐潮濕性好，介質(zhì)損耗較小，電容溫度系數(shù)可在大范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點(diǎn)，因而，廣泛用于電子電路中。相對于鋁電解電容，陶瓷電容的性能基本不受溫度影響，只要常溫下LDO電源輸出正常，就可以避免其受高低溫度的影響，提高LDO電源的可靠性。相對于鉭電解電容，陶瓷電容的失效模式一般為斷路，不會(huì)因?yàn)槎搪菲鸹穑ＷCLDO電源電路的安全。陶瓷電容因其內(nèi)部陶瓷介質(zhì)材料的不同而具有不同的特性。不同陶瓷介質(zhì)材料的陶瓷電容按溫度穩(wěn)定性分成三類：超穩(wěn)定級的介質(zhì)材料NPO、穩(wěn)定級的介質(zhì)材料X7R和能用級的介質(zhì)材料Y5V。NPO型材料屬1類陶瓷介質(zhì)，該類介質(zhì)的電容最常用，并具有溫度補(bǔ)償特性，其填充介質(zhì)由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成，是電容量和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定的電容器之一。其電氣性能最穩(wěn)定，基本上不隨溫度、時(shí)間、電壓的改變而改變，適用于穩(wěn)定性、可靠性要求比較嚴(yán)格的場合。由于電氣性能穩(wěn)定，高頻特性好，可很好的工作在高頻、特高頻、甚高頻頻段。X7R型材料屬2類陶瓷介質(zhì)，該類介質(zhì)的電容電氣性能較穩(wěn)定，隨溫度、時(shí)間、電壓的變化特性變化并不明顯，適用于要求較高的耦合、旁路、濾波電路及10MHZ的中頻場合。Y5V常用于容量為150pF-2nF的電容，溫度范圍比較寬，隨著溫度變化，電容容量變化范圍較大。在本專利技術(shù)中，要求陶瓷電容受溫度的影響越小越好，因此，優(yōu)選X7R介質(zhì)或NPO介質(zhì)的陶瓷電容。陶瓷電容本身的等效絕緣電阻較小，一般將一電阻與陶瓷電容串聯(lián)在一起使用。如圖1所示，將陶瓷電容CO與一電阻RESR串聯(lián)在一起使用，即將電容CO和電阻RESR作為一個(gè)整體對LDO電源進(jìn)行電容補(bǔ)償。陶瓷電容就相當(dāng)于補(bǔ)償電容的實(shí)際電容，其電容值則根據(jù)實(shí)際需求選取。通常情況下，為保證LDO電源電路的穩(wěn)定性，電阻RESR一般選擇1Ω左右的高精度電阻。對于1Ω以下阻值的高精度電阻，一般要求能達(dá)到±1％精密度之內(nèi)，因?yàn)樽柚祷鶖?shù)很小，就算是1％的誤差，實(shí)際的阻值誤差已經(jīng)很小了。另外，為保證電路的穩(wěn)定性，選擇性能受溫度的影響要盡可能小的電阻RESR。在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，為濾除掉LDO電源輸出的高頻成分，還需要在LDO電源的輸出端與地之間設(shè)置與電阻RESR與電容CO所在支路并聯(lián)的旁路電容Cb，從而避免電路中的高頻信號進(jìn)入負(fù)載RL。圖1中LDO電源電路的穩(wěn)定原理為：電阻RESR和陶瓷電容CO會(huì)在LDO控制環(huán)路內(nèi)形成一個(gè)零點(diǎn)，抵消LDO內(nèi)部極點(diǎn)的影響，從而提高LDO電源系統(tǒng)的相位裕度到45°以上，從而保證LDO電源輸出的穩(wěn)定性。具體的，以內(nèi)部調(diào)整管為PMOS型場效應(yīng)管的LDO電源為例進(jìn)行分析。在圖1中LDO電源采用PMOS型場效應(yīng)管時(shí)，其開環(huán)傳遞函數(shù)中存在3個(gè)極點(diǎn)和1個(gè)零點(diǎn)，分別是：由負(fù)載電流形成的極點(diǎn)Po：其中，RDS為調(diào)整管漏源之間的等效電阻，λ為溝道調(diào)制系數(shù)，IL為負(fù)載電流；由旁路電容Cb和串聯(lián)等效電阻RESR形成的極點(diǎn)P本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種LDO電源電路，包括LDO電源及電容，其中，所述電容為陶瓷電容，其一端與所述LDO電源的輸出端連接，另一端與地連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種LDO電源電路，包括LDO電源及電容，其中，所述電容為陶瓷電容，其一端與所述LDO電源的輸出端連接，另一端與地連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，多個(gè)所述電容并聯(lián)后的一端與所述LDO電源的輸出端連接，并聯(lián)后的另一端與地連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于，所述陶瓷電容采用X7R介質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于，所述陶瓷電容采用NPO介質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，在所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖小春，羅家運(yùn)，楊洪波，謝勇波，王征宇，陳慧民，王宇，
申請(專利權(quán))人：湖南南車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43