Linearregler Störempfindliche Applikationen erfordern rauscharme LDO-Regler

In rauschempfindlichen Applikationen wie Test- und Mess-Systemen sind Linearregler die erste Wahl. Worauf es bei der Auswahl eines geeigneten Low-Dropout-Linearreglers ankommt, lesen Sie hier.

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

ROHM Semiconductor GmbH

MEV Elektronik Service GmbH

Linear Technology Corp.

Linearregler sind ICs, die eine Eingangsspannung ohne Notwendigkeit einer Induktivität in eine geregelte niedrigere Ausgangsspannung herabsetzen. Der Low-Dropout-Linearregler (LDO) ist dabei eine spezielle Ausführung mit einem geringen Low-Dropout-Spannungsabfall – das ist die Differenz zwischen Eingangs- zu Ausgangsspannung, die für eine korrekte Regelung notwendig ist.

Sie liegt typisch unter 400 mV. Ältere Linearregulator zeigten solche um die 1,3 V, d.h. bei einer Eingangsspannung von 5 V kann im geregelten Zustand die Ausgangsspannung maximal nur etwa 3,7 V betragen. „Low Dropout“ bedeutet heute 500 mV oder weniger und die besten LDOs liefern sogar Werte von typisch <100 … 300 mV.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Wenn der LDO auch oft das teuerste Teil im System ist, hat er das beste Preis/Leistungsverhältnis. Seine Hauptaufgabe ist der Schutz angeschlossener Lasten vor Spannungstransienten, Netzstörungen, Überstrom usw. Sein Design muss deshalb robust sein und über alle Funktionen verfügen, um die Last zu schützen. Viele preiswerte LDO-Linearregler verfügen nicht über die notwendigen Schutzfunktionen, was oft zu Schäden nicht nur am Regler selbst führt, sondern auch an der angeschlossenen Last.

Low-Dropout-Linearregler und andere Reglerarten

Niederspannungsabwärtswandlung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Schaltregler arbeiten mit hoher Effizienz in einem breiten Spannungsbereich, benötigen aber externe Komponenten wie Spulen und Kondensatoren, dadurch relativ viel Platz. Spulenlose Ladungspumpen (oder Spannungswandler mit geschalteten Kondensatoren) können auch für Abwärtswandlung verwendet werden, bieten aber begrenzten Ausgangsstrom, haben mäßiges Verhalten auf Transienten und erfordern im Vergleich zum Linearregler mehr externe Komponenten.

Die heutige Generation an schnellen digitalen ICs mit hohem Strombedarf bei geringer Versorgungsspannung wie FPGAs, DSPs, CPUs, GPUs und ASICs, haben hohe Ansprüche an die Versorgung der Kerne und I/Os. Traditionell wurden effiziente Schaltregler für die Versorgung verwendet, diese sind aber potenzielle Rauschquellen und haben ihre Grenzen bei Transienten und beim Layout. Deshalb sind LDOs eine Alternative in diesen Applikationen und auch in anderen Niederspannungssystemen. Durch Produkt innovationen und neue Merkmale haben LDOs einige Vorteile, die sie besser geeignet machen.

Darüber hinaus bieten in rauschempfindlichen Analog/HF-Applikationen Vorteile, z.B. in Test- und Mess-Systemen, in denen es auf eine hohe Messgenauigkeit der Maschinen und Ausrüstung ankommt, die besser sein muss, als die zu messende Größe. Dort werden LDOs generell gegenüber anderen Lösungen bevorzugt. Rauscharme LDO-Regler versorgen eine Vielzahl von Analog/HF-Designs einschließlich Frequenzsynthesizer (PLLs/VCOs), HF-Mischer und Modulatoren, schnelle und hochauflösende Datenwandler (ADCs und DACs) sowie Präzisionssensoren.

Gleichwohl haben diese Applikationen Empfindlichkeitspegel erreicht, die die Grenzen konventioneller rauscharmer LDOs erreichen. Z.B. beeinflusst in High-End-VCOs das Rauschen der Versorgung direkt das Ausgangsphasenrauschen des VCO (Jitter).

Um eine gute Gesamtsystemeffizienz zu erzielen, werden LDOs als Nachregler am Ausgang eines Schaltwandlers eingesetzt. Da ist dann die Unterdrückung des Stromversorgungsripple (Power Supply Ripple Rejection, PSRR) des LDOs ein wichtiges Kriterium.

(ID:44524961)