错误使用低压差线性稳压器LDO的记录

前言

最近，在做一个射频项目。通常，电源噪声和稳定性会直接影响射频信号的质量。

我选择了TI的TPS7A470x LDO稳压芯片，输出电压噪声4µVRMS(10Hz，100Hz) ，电源纹波抑制：82dB (100Hz)

电路采用DC 12V电源供电，采用两颗TPS7A470x 分别输出5V和3.3V。在完成电路设计，PCB打板和焊接后，上电测试。

现象：LDO在上电后，严重发热。直接飙升到110多摄氏度。

错误排查

在焊接过程中，我首先就焊接了电源部分LDO，在测试其能正常输出5V和3.3V后，再焊接其他元器件。在整个PCB焊接完成，并下载调试程序后，板子除了LDO严重发热完，能正常工作。

将板子接到可调实验电源输入DC 12V，显示工作电流为0.6241A。简单计算板子的功率为7.4892W。

这时，我突然想到LDO的工作原理，就是电阻分压和负反馈。

我的板子上，输入电压为DC 12V ,输出电压为5V。那么还要7V是加载在LDO上，功率为5.0687W。也就是说，LDO需要通过热耗散5.0687W。

通过查阅Datasheet，TPS7A470x的Junction-to-Ambient Thermal Resistance为32.5摄氏度每瓦。那么5.0687W的温度为141.98275摄氏度。

在Datasheet中推荐输入电压与输出电压差大于1V。于是，我将可调实验电源的输出设置为6V。果然，LDO不再发热，且输出电压正常。

LDO工作原理

通常，低压差稳压器 （LDO） 由一个基准电压源、一个误差放大器、一个反馈分压器和一个串联传输元件组成。

LDO基本结构

一些Pass Element结构

输出电流由Pass Element控制，而Pass Element由误差放大器控制。该放大器将参考电压与输出的反馈电压进行比较，并放大差异。如果反馈电压低于基准电压，则 Pass Element允许更多电流通过并增加输出电压。如果反馈电压高于基准电压，则 Pass Element使更少的电流通过并降低输出电压。

总结

在低压差的电路中使用LDO，不要被Datasheet的输入电压范围迷惑，考虑输出与输出整体。

参考资料

LDO 设计和应用的基本原理 |ADI 公司

Technical Review Of Low Dropout Voltage Regulator Operation And Performance