Para una pequeña diferencia de Vin-Vout, ¿vale la pena usar un LDO frente a un regulador de dinero?

Quiero bajar 5V a 3.3V a alrededor de 250mA.

Hasta donde yo lo veo, hay dos opciones a considerar:

• Buck: más espacio, mayor costo
• LDO: menos espacio, menor costo, más difícil de eliminar el calor (?), Menos eficiente (?)

Lo que me pregunto es si el LDO será más eficiente y mejor para hacer este trabajo. He escuchado que las soluciones de 6V a 5V generalmente usan LDO en lugar de reguladores de inversión porque son más eficientes, pero me pregunto si esto funciona para 5V a 3.3V.

Dejar caer 5 a 3.3 V a 250 mA significará tener que perder 0.425 vatios en el LDO, necesitará un disipador de calor masivo para que eso funcione.

Un LDO nunca será más eficiente que un convertidor reductor, a menos que necesite tan poca corriente que la potencia utilizada por el regulador se convierta en un problema.

Tengo un PCB mal diseñado en este momento en el que intenté hacer exactamente lo que me propones para convertir 5 V en 3.3 V a 200 mA y, aunque tengo un gran plano de cobre como disipador de calor, el LDO todavía alcanza 80 grados C en unos pocos segundos.

Actualmente estoy rediseñando mi fuente de alimentación para usar un convertidor MC34063A en su lugar.

Muchos ya le han dado una opinión sobre la eficiencia energética, me gustaría mencionar algunas de las razones por las que he visto a otros hacer esto.

1. Inmunidad al ruido. Los reguladores buck / bost, más ampliamente [SMPS] [1], tienen características de ruido muy pobres. Casi garantizan armónicos a la frecuencia de conmutación. Los LDO no lo hacen, crean un poder muy suave.

2. Simplicidad, solo está dejando caer un pequeño voltaje, mantenga su circuito limpio y sus componentes cuentan bajo.

Esta inmunidad al ruido es normalmente una de las principales razones por las que veo esto. Los LDO no pueden ser superados en esta nota, usted paga energía para obtener una potencia de salida limpia. La razón específica por la que los LDO son tan populares está relacionada con el hecho de que puede usar una inversión / impulso para obtener su voltaje apenas por encima del voltaje de funcionamiento de su LDO. He visto esto a menudo en circuitos de 5V, aumentan la potencia a 5.5V y luego la LDO al riel de 5V. Esto proporciona una potencia de alta calidad con muy poco ruido y solo sufre una pérdida de potencia de 1/11, obteniendo aproximadamente un 90% de eficiencia energética del LDO.

Por lo tanto, desde esta perspectiva, siempre podría bajar el voltaje a 4V con un dólar y LDO, pero simplemente lo LDO y me aseguraría de que lo tenga conectado a una ruta térmica de baja resistencia para que el calor se disipe fácilmente.

Los LDO no serán más eficientes: (5 V - 3.3 V) * 250 mA = 0.425 W.

Ya es bastante para LDO más pequeños (SOT-23), al menos es probable que sea necesario un DPAK. El diseño (no la eficiencia) podría mejorarse con resistencias en serie en la entrada del LDO para alejar el calor del IC y en las resistencias, pero asegúrese de que la caída de voltaje a través de las resistencias R _ser  × I _max no sea demasiado grande para La corriente más alta que se requiere. En I _max y en el extremo inferior del voltaje de entrada disponible V _{in, min} , aún debe cumplir con el voltaje de entrada mínimo del LDO, es decir

V _{out, max}  + V _{drop, LDO, max}  ≥ V _{in, min}  - R _ser  × I _max .

Este truco a veces ayuda si no puede disipar todo el calor dentro del paquete del LDO y desea distribuirlo en más componentes. Además, las resistencias en serie frente al LDO a veces actúan como protección contra cortocircuitos de un hombre pobre, dado que pueden manejar el voltaje de entrada completo por un tiempo.

Todo esto es barato y sucio, así que sí: vale la pena usar un dólar.

Depende de sus requisitos:

• Para un circuito digital de alta eficiencia: buck.
• Para precisión, circuitos analógicos de bajo ruido: LDO!

No es del todo cierto que un LDO nunca será más eficiente, ya que en algún momento las pérdidas de conmutación y la corriente de suministro del conmutador superarán los beneficios.

Ah, y 34063A es un convertidor bastante pésimo a medida que cambian los conmutadores: para 5 V a 3.3 V no me sorprendería si el beneficio es mínimo. Hay convertidores mucho mejores para este rango de voltaje.

Para señales digitales, use un convertidor de dinero. Muchas veces encontrará una solución que es más pequeña que las soluciones LDO, dado que los inductores tienen una huella bastante pequeña y la cantidad de componentes externos necesarios es baja.

Si necesita tanto digital como analógico, desea limpiar la señal utilizando un LDO. En su ejemplo, puede usar conversiones duales de CC / CC para obtener voltaje digital y analógico de un solo chip. Por ejemplo, puede obtener un chip que convierte 5V a 3.3V digital, y luego conectar esa salida para obtener un voltaje analógico de 3.0V.

Creo que tienes una idea errónea sobre LDO.

LDO significa baja deserción o cuando necesita una diferencia muy pequeña de Vin a Vout. Lo que está tratando de hacer no requiere un LDO, un 7805 regular, LM317 u otra basura funcionará de la misma manera (lectura pobre).

Puede pensar en la eficiencia del regulador lineal como Vout / Vin, por lo que en su ejemplo, es claro que 3.3 / 5 = 66% es un número pobre. Esto significa que en cualquier momento, su regulador calentará la atmósfera con el resto del 34%.

Incluso con una eficiencia tan pobre, un lineal puede funcionar muy bien siempre que la potencia disipada en él (es decir, marque la diferencia Pin y Pout) será adecuado para el paquete del regulador + enfriamiento natural o plano de PCB (lea la temperatura del paquete en aumento a 50 grados por ejemplo). Esto se puede calcular fácilmente a partir de hojas de datos.

Pero si está tratando de convertir 3 de 3.3 obtendrá 90.9%, mucho mejor (y más barato) que la mayoría de los reguladores de dinero. En este caso, necesitará un LDO (y uno bueno), ya que LM317 no puede manejar 300mV.

Entonces, en su caso, el dinero será mucho mejor en términos de eficiencia.

Salud,

Los convertidores reductores generalmente funcionan mal en corrientes 'en espera' de solo unos pocos microamperios.

De hecho, he usado diseños alimentados por batería que combinan un ldo y un convertidor buck juntos, donde el uC funciona con un ldo, y enciende un circuito alimentado por un convertidor buck que consume ~ 300 mA durante unos minutos a la vez.

Bueno, creo que sé de una solución más simple. Puede usar LM117 / LM317 IC para hacer su trabajo y dado que su límite actual es de 250 mA esta debería ser la mejor opción y no tiene que preocuparse por el calor, ya que pueden llegar a 1.5A. El requisito aquí es que el voltaje de entrada debe ser al menos 1.5V más que el voltaje de salida.

Los he usado incluso sin disipador de calor para corrientes tan pequeñas y van perfectamente bien. Aquí está la hoja de datos, espero que esto te ayude y el circuito no es tan complejo. Para un lado más seguro, puede averiguar si necesita el disipador de calor o no utilizando la fórmula provista en la hoja de datos.

http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf