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双LDO的均流
0750long | 2010-03-01 21:56:07    阅读:1376   发布文章

双LDO的均流

 

  今天在家调试个小电路,由于手头上没有合适的材料,实验结果得等明天才能给出来了,把问题和今天做实验整理出来给大家一观。
  问题是这样的,在做一个小负载,5V电流为220mA.采用了TLE4275D最大400mA的LDO,理想的热阻为70K/W。输入为12V,因此LDO的功耗为P=7×0.22=1.54W,在目前室温条件下15度左右,因此在这种条件下温升为108度,虽然LDO能够工作,但是LDO本身和PCB板都会很烫。我的设计是想通过两个LDO实现分流,如果相差不超过10%的条件下,温升就可以下降40%,最烫的管子温升为65度。
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  这里首先分析一下为什么不能直接并联:LDO内部是PNP的管子,由于LDO输出有2%×5V=100mV的误差,实际LDO输出相差几十mV的压差,由于PNP的等效内阻不同,导致电流初始分配不均匀,由于内部的PNP的管子随着温度的上升,其等效特性曲线是向上移动,使得管子的等效内阻进一步减小,电流持续增大,这会导致一个管子分到的电流越来越大,管子越来越热。这个在我做实验的时候很容易观察到这个现象,大家如果有类似的应用,需要注意这一点。
  我开始的设计为:采用四个二极管,S1G对两路电源进行隔离,由于管压降的问题在地线上摆放一个二极管进行补偿,但是这个问题仍旧不能解决。

原因是,当电流增大的时候,二极管也发热,二极管的管压降是随着温度的上升而下降的,导致该路电源的负荷持续增大。
当我把后面的二极管去除的时候,发现在地线上加二极管是愚蠢的行为,这是因为随着电流的增大,流到地线上的偏置电流同时增大,LDO的地与板子的地之间的电位上升,导致LDO输出电流的进一步增加。因此地线上不能采用压降与电路成正比的元件。
  我目前考虑的解决办法是加入一个小电阻,由于压降的问题,我设计0.2V的压降,因此最大的电阻为1欧,由于电阻的功率为40mW,因此如果选择一个较小的封装的电阻,可达到目的,电阻温度上升的时候,该路电阻的阻值会上升,一定程度上遏制了电流的分配不均匀。
  如果电阻的办法还是不能解决问题,只能考虑用双路的MOS管来控制了,手头上也有材料,这也可以作为一个开关控制LDO的输出,不过实际产品中成本较高,不一定合算。
  明天做完实验后再补充。
附录:三极管的热击穿和二次击穿
热击穿:三极管的工作电流受温度的影响很大,三极管的耗散功率转化为热,使集电结结温升高(三极管的导通电阻为负温度系数的),电流进一步加大,会很快使三极管烧毁。
三极管的二次击穿:当三极管未达到最高结温时,或者未超过最大耗散功率时,由于材料的缺陷和工艺的不均匀性,以及结构原因造成的发射区电流加紧效应,使得三极管的工作电流分布不均匀。当电流分布集中内部在某一部分,该部分的功耗增加,引起局部温度增高,温度的增高反过来又使得该处的电流进一步增大,从而形成“过热点”,其温度若超过金属电极与半导体的共熔点,造成三极管烧毁。另一方面,局部的温升和大电流密度会引起局部的雪崩击穿,此时的局部大电流能使三极管烧通,使击穿电压急剧降低,电流上升,最后导致三极管烧毁。这种情况就是所谓的二次击穿。
在并联的时候尤其明显,相对而言MOS管的ds是正温度系数的,相对不容易坏一些。

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