Störempfindliche Applikationen erfordern rauscharme LDO-Regler

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ET System electronic GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Linear Technology Corp.

Herausforderungen beim LDO-Design

Viele Industriestandard-Linearregler bieten Low-Dropout-Betrieb an einer einfachen Versorgung. Die meisten offerieren aber nicht die Kombination aus Niederspannungswandlung, breiten Eingangs- und Ausgangsspannungsbereichen und umfangreichen Schutzfunktionen. PMOS-LDOs bieten geringes Dropout und arbeiten an einfacher Versorgung, sind aber durch die Charakteristik der V_gs des Pass-Transistors bei der Eingangsspannung nach unten begrenzt.

Auch bieten sie nicht die Schutzfunktionen der High-End-Regler. NMOS-basierte Regler haben schnelles Ansprechen auf Transienten, erfordern aber zwei Versorgungen zum Bias der ICs. Dagegen kann ein PNP-Regler bei sorgfältigem Design Low-Dropout, hohe Eingangsspannung, geringes Rauschen, hohes PSRR und ein sehr geringes Spannungswandlungsrauschen aufweisen, bei höchstem Schutz – und das alles an einer einfachen Versorgung.

Für eine gute Gesamteffizienz werden viele Hochleistungs-Analog- und HF-Schaltungen von LDO-Nachregler am Ausgang eines Schaltreglers versorgt. Das erfordert eine hohe Unterdrückung des Stromversorgungsripple und geringes Ausgangsspannungsrauschen bei geringer Eingangs-zu-Ausgangsdifferenz über dem LDO.

Ein LDO mit hoher PSRR filtert und unterdrückt Rauschen am Schaltreglerausgang ohne platzgreifende Filterkomponenten. Zusätzlich ist ein IC mit geringem Ausgangsrauschen über eine große Bandbreite bei aktuellen Versorgungsschienen im Vorteil bei diesen rauschempfindlichen Applikationen. Geringes Ausgangsrauschen bei großen Strömen ist da absolut erforderlich.

Rauscharme LDOs mit hohem PSRR - eine LDO-Lösung für das genannte Problem muss folgende Attribute erfüllen:

sehr kleines Ausgangsrauschen

Low-Dropout-Betrieb

hohe PSRR über einen breiten Frequenzbereich

einfache Versorgungsspannung (für einfachen Einsatz und einfaches Sequencing)

schnelles Ansprechen auf Transienten

Betrieb über breiten Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich

moderater Ausgangsstrom

beste thermische Leistung

kompakte Bauform

Linear Technology hat zur Erfüllung dieser Anforderungen die LDO-Regler der Familie LT304x mit sehr hoher PSRR und geringstem Rauschen in den Markt eingeführt. Das neueste Mitglied, der LT3045, ist ein sehr rauscharmer Low-Dropout-Linearspannungsregler mit hoher PSRR. Er ist die Hochstromvariante des kürzlich eingeführten sehr rauscharmen 200-mA-LDO LT3042.

Das einzigartige Design des LT3045 bietet ein Spot-Rauschen von nur 2 nV/√Hz bei 10 kHz und 0,8 µV_RMS integriertes Ausgangsrauchen über eine Bandbreite von 10 Hz bis 100 kHz. Die PSRR bei niedrigen Frequenzen übersteigt 90 dB bis 10 kHz und 70 dB bis 2,5 MHz, dämpft damit Rauschen oder Ripple von vorgeschalteten Quellen.

Im LT3045 kommt Linears eigene LDO-Architektur zum Einsatz – eine Präzisionsstromquellenreferenz gefolgt von einem Buffer-Verstärker mit Verstärkungsfaktor 1. Daraus resultieren eine virtuell konstante Bandbreite, geringes Rauschen, hohes PSRR und eine Lastausregelung unabhängig von der Ausgangsspannung. Zusätzlich ermöglicht die Architektur die Parallelschaltung zur weiteren Rauschreduktion, zur Erhöhung des Ausgangsstromes und zur besseren Wärmeverteilung auf dem Board, was das thermische Verhalten verbessert.

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