[参考译文] LM1084：LDO 反馈电路仅在3.2A 的500ms 电流脉冲期间动态增大5V 至7.5V 之间的输出电压

尊敬的 Raza：

您的数字没有找到、但您的描述对我来说似乎很清晰。  您希望通过受控的 MOSFET 在其中一个设定点电阻器上脉动一个额外的电阻器、以更改 Vout 以适应线束中的压降。 这是一种相当常见的应用、在工业领域定期实施、没有任何问题。  

1.您必须进行一项贸易研究、并制定明确的通过/失败标准来回答此问题。

2.由于热阻的改善(通常使用散热垫),现代 LDO 可以承受1W 的功率耗散。  LM1084的 JEDEC 标准热阻为22.7C/W (NDE 封装)。  现代电路板布局布线明显优于 JEDEC 标准(高出多达50%)、因此实际热阻甚至可能低于22 C/W  除非您担心温度升高10-20C、否则这应该没问题。

3.工程师一直使用这种技术来调节输出电压,这并不是一个新的概念,您应该不用担心 LDO 的稳定性。

4.您提到的值都在 LDO 的绝对最大值条件范围内、因此在这里我不会担心安全性或可靠性。

其他注意事项：

如果您的负载瞬态具有高速边沿速率(通常定义为1A/us 或更高)、则应确保在检测电阻器之后有足够的去耦电容、以防止瞬态事件期间电压过度下降。  如果将电流感应电阻器放置在输入侧(这可能是个好主意)、您仍然需要在感应电阻器和 Vin 之间连接一个较小的 Cin 电容器。

谢谢！
Stephen

尊敬的 Raza：

具体时序将取决于输出电容(充电和放电)、要步进的负载电流以及输出电压步长。  但一般而言、TPS7A47具有相对较快的瞬态响应、非常适合您。 以下是 TPS7A47 EVM 用户指南中的负载瞬态响应曲线-请注意、当提示 LDO 输入几乎1A 负载时、输出将在20us 内稳定下来。  这与将设定点从低电压更改为高电压类似。  另请注意、LDO 需要在100ms 内从1A 稳定至10mA 负载。  这与将设定点从高电压更改为较低电压类似、但 LDO 在这里稳定所需的时间完全取决于负载电流(在此处、10mA)、因为 LDO 只能拉取电流、无法灌入电流。

我预计您的响应速度会超过500us、但您始终可以购买 TPS7A47 EVM 并在施加实际负载的情况下进行测量以进行确认。

谢谢！

Stephen

嘿 Raza、  

斯蒂芬正准备参加美国的假期、所以我想在这里提供帮助。  

使用 ANY-OUT 引脚更改输出电压时、上升和下降时间会受到 NR 电容的影响、这是正确的。 下面是数据表中的功能方框图。 您可以看到、NR 引脚在第一个放大器之后创建了一个低通 RC 滤波器、使用 ANY-OUT 引脚更改增益并将电压设置为第二个放大器的基准、对于此配置具有单位增益。 由于我们过滤了来自第一个放大器的增益噪声、这个拓扑即使在较高的输出电压中也可实现极低的输出噪声。  

因此、要回答您的问题、将 NR 引脚电容器降至10nF 以下是没有问题的、实际上、如果您愿意、它可以为0uF。 由于您正在降低滤波器、这显然会导致低频噪声增加(并且可能是您在可闻频率范围内听到某些声音的原因)、并且启动期间的浪涌电流将增加、因为输出将更快地转换(但这与您的更快转换目标相关)。  

嘿 Raza、  

正如您提到的、在负载上使用更大的电容器将会  有所帮助、但为了进一步减少负载瞬态期间的瞬态骤降和尖峰、我认为这里可能会有所帮助。

从 LDO 的角度来看,唯一的办法是加快 LDO 的有效反应时间,因为不幸的是,您的电缆阻抗充当滤波器,延迟信号返回到 LDO (在此期间输出是上升或下降。

• 您能否将模拟开关设置为 在负载转换的早期更改输出电压设定点？  
  • 在哪里检测负载电流？ 最好感应负载上的负载电流、这样您的转换 信号就不会延迟。
• 如您所述、消除 NR 电容器还可以加快 LDO 在5V 和9V 之间的转换。  

这可能在您的控制范围之外、但是否有降低负载转换斜升速率的方法？ 转换速度越慢、过冲和下冲就越小、因为 LDO 有更多的响应时间、并且电缆的电感本身会产生较小的尖峰。  

另外要注意的是、最后两个瞬变可能会进入压降状态、因为输入电压过低而无法启动。 您没有提到输入电压是多少、但可能需要确保您的输入电压在所有瞬态期间都足够高。 为了获得超快的带宽和更高的环路增益、Vin 和 Vout 之间的余量必须至少为750mV。 1V 的余量可能会提供稍好的性能、但高于1V 不会显著提高性能、只会导致更多的功耗/热耗散。  

尊敬的 Raza：  

下面是我对您的问题/评论的回答(蓝色)

您是说在负载电流脉冲发生之前切换到9V、以便它将瞬态影响偏移到~4V 而不是0.2V？ 模拟开关的工作方式是、它会检测到电流脉冲以生成模拟输出、一旦检测到超过2A 阈值、就会触发 LDO 电压开关。 作为备份、我将使用也控制负载电流脉冲的微控制器、在发送负载电流脉冲之前大概0.5ms 切换电压。  

我更倾向于沿着改变模拟开关状态时的负载电流阈值的思路、所以您是否可以将2A 阈值更改为1A 或1.5A、而不是2A 阈值。 这或许对您不起作用、因为您的低负载更接近2A、或者您可能无法更改模拟开关的阈值。

然而、使用同时控制负载脉冲的微控制器也是个好主意、不过如果移除 NR 电容器以加快 LDO 对 Vout 变化的响应、0.5ms 可能太早、会导致下冲/过冲。 但你可以尝试使用这两个选项、看看哪种方法最有效。

2.我们可以尝试通过控制换能器设置来调整负载电流的上升和下降时间,但我不确定这是否适用于我们的所有应用,因为它需要及时精确的电力剂量。  

要理解、您只能根据负载具有特定的功率要求进行如此多的调整。  

3.对于此测试、我的输入电压被设置在9.5V 至10V 之间。 输入电压进一步增加的问题是我们正在使用超级电容器为这个脉冲供电、遗憾的是、该脉冲的额定值为9V。  

我懂了。 在示波器屏幕截图的最后两个脉冲中、您发送的内容看起来很像是有东西可能延迟了您的模拟开关的信号。 仔细观察一下 LDO 输出会略有下降、电缆另一侧的负载输入会下降、Vin 上升到与先前脉冲不同的电平。 这可能是关于设置的可重复性的问题。

使用额外的 LDO 来共享电流负载是否有助于缩短其响应时间 SMH？

对于您的应用、考虑到您为提供所需负载的 LDO 的当前数量和只是希望改善响应时间的需求、我认为并联额外的 LDO 不会显著改善瞬态响应。 增加 LDO 的数量可以通过降低镇流电阻器的值来帮助略微缩短响应时间、这在某些应用中可能会有所帮助、但是应用中的大部分信号延迟都来自电缆阻抗。 由于电缆阻抗为~1.1欧姆、镇流电阻为~50欧姆、即使您能够将镇流电阻器一直降低到~0欧姆、我也只希望响应时间缩短<5%。