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TI工程师教你设计更小的电源

（2024年11月22日更新）

假设你几乎完成了最新和最重要的应用程序设计。所有的漏洞都被清除了，而且非常容易使用。几乎是时候进入主要阶段了，但最重要的事情是：电源。

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毕竟，我们不能指望每个人都使用实验室电源来供电，对吧？

事后考虑电源并不少见。我们很少围绕电源管理设计系统，恰恰相反。这种顺序会引起恐慌，尤其是在 PCB 空间剩下的时间很少。唯一可用的方法是找到最小的电源 IC。

LDO 支持健身腕带、智能手表等可穿戴设备等便携式应用，是空间有限应用的热门选择。但即使是机顶盒、路由器等线路供电的应用，空间也不是无限的，可能需要优化。工程师经常选择芯片尺寸小 LDO。

但这是唯一的考虑因素吗？

这绝对是最重要的因素之一。我们还需要权衡其他一些因素，如功耗、噪声特性和精度，但芯片必须首先放入应用程序才能成为可行的解决方案。

IC 的物理尺寸能说明些问题，但绝对不够全面。与任何其它 IC 同样，外部组件也需要考虑。LDO 外部组件包括电阻网络、输入电容器和输出电容器。

图 1. 各种无源元件 PCB 实例

先讨论电阻网络。 LDO 将电阻分压器内部化，与可调 LTI公司DO 可提供三大优势：

空间。固定 LDO 无需在电路板上布置或连接电阻器。这可能听起来很微不足道，但即使是 0402 电阻器（1.0 毫米 x 0.5 毫米)，也会占据宝贵的基板空间。

成本。虽然电阻器比硅芯片便宜，但它们也需要成本。我们还必须考虑布局的成本。减少组件数量可以节省资金，特别是在准备大规模生产应用程序时。

准确性。作为电阻内部化的一部分，它们可以在制造过程中调整特定容差。因此，如果产品说明书中指定整个温度的误差精度为 1%（例如 TPS7A3725 情况)，这就是预期的容差。对于可调 LDO 事实并非如此。相反，必须考虑参考电压的准确性和外部电阻的容差。德州仪器（TI）为此提供了极好的应用手册，您可以在这里查看。

假如你想 1.8V、3.3V、2.5V 或 5V 固定等一般电压轨 LDO 这是一个很好的选择(但如果你需要的话 3.75V 等待奇数电压，固定版本可能不适用)。固定选项显然应在可能的情况下使用。

输入电容器有点棘手。输入电容器有助于改善线路瞬态，降低上游噪声，稳定输入电轨(如有寄生)，或过滤来自 LDO 上游电感。但在给定应用程序中，这些考虑可能适用或不适用。如果你能识别不需要考虑这些问题的情况，你就有机会取消额外的无源组件。

便携式应用是一个很好的设备实例，可以避免使用输入电容器。例如，一个 LDO 使用电池为输入电轨、电池和 LDO 电感很低。电池提供非常稳定的输入源和最小的输入电感。这就意味着 LDO 输出所承受的任何负载瞬态都不会产生较大的输入电压偏差。与固定 LDO 同样，取消输入电容器也可以节省空间和成本。但必须严格审查，以确保输入电容器对应用功能不必要。

输出电容器是最后一个需要考虑的外部组件，也许是最值得注意的。它通常一直很重要，因为它可以帮助抑制纹波，缓解负载瞬态，并确保输出电压的稳定性。输出电容器具有更好的纹波抑制和改善负载瞬态响应的优点。然而，在传统上，输出电容器一直对稳定性至关重要。没有它，你可能会得到更接近振荡器的东西，而不是 LDO。

当然，这种情况也会随着技术而改变。TI 现在提供的 LDO 还可以提供稳定的输出，无需输出电容器。TLV713 和 TLV716 这是一个很好的例子。无论是否输出电容器，它们都能正常工作。

由此产生的影响也引人注目

以 TLV71333P 为例：该 IC 采用 1x1 毫米 QFN 不需要外部电阻，因为它是固定电压 LDO。请核实。不需要考虑噪音或线路瞬态的便携式设备，不需要输入电容器。请核实。它可以在没有输出电容器的情况下工作 LDO。当然，负载的瞬态响应和 PSRR 输出电容器将得到改进，但这些可能对我们的应用程序不必要。因此，我们可以使用它 IC 进行设计，无需输出电容器。请核实。

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了解节省空间的图像，请查看图片 2.虽然附加部件在尺寸上可能不起眼，但焊盘模型和布线很快就会耗尽空间。