為什么LDO電路輸入端經(jīng)常會串聯(lián)一個電阻？電阻該如何選型計算呢？

Part 01、前言

作為一名硬件工程師，相信大家對LDO已經(jīng)不陌生了。這玩意兒在電源管理里簡直是萬金油，小到手機、IoT設(shè)備，大到服務(wù)器、汽車電子，哪兒都少不了它。不過，你有沒有注意到，很多LDO電路的輸入端會串聯(lián)一個電阻？這電阻看著不起眼，到底有啥用呢？今天咱們就來掰開揉碎聊聊這個電阻的用處。

Part 02、電阻阻值一定不能太大！

LDO本質(zhì)上是個線性穩(wěn)壓器，輸入電流和輸出電流幾乎相等（忽略掉靜態(tài)電流）。如果輸入電源（比如DC-DC）輸入-輸出發(fā)生短路或者負(fù)載端發(fā)生異常，LDO可能會面臨過流風(fēng)險，導(dǎo)致芯片過熱甚至燒毀。串聯(lián)一個電阻Rin，可以有效限制輸入電流，保護LDO和前級電路。

電路分析

假設(shè)LDO輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vout，負(fù)載電流為lload，LDO的靜態(tài)電流為lq（通常很小，微安級)。串聯(lián)電阻Rin上的電流為:

IRin = Iload + Iq ≈ Iload

電阻上的壓降為：

VRin = IRin · Rin?≈?Iload · Rin

LDO實際輸入電壓變?yōu)椋?/p>

VLDO = Vin - VRin

為了保證LDO正常工作，VLDO必須大于LDO的最小輸入電壓（通常是Vout+Vdropout，其中Vdropout是LDO的壓差)。假設(shè)Vout= 3.3V，Vdropout = 0.2V，lload =100mA，Rin =10Ω:

VRin = 0.1A · 10Ω = 1V

VLDO = Vin - 1V

若Vin= 5V，則:

VLDO = 5V - 1V = 4V

4V >3.3V + 0.2V = 3.5V，LDO可以正常工作。

WCA計算：

在最壞情況下，考慮:

·負(fù)載電流最大：Iload_max=150mA（假設(shè)LDO最大支持150mA)。

·電阻偏差：Rin有±5%公差，最大值為10Ω×1.05=10.5Ω。

·輸入電壓最低：Vin_min= 4.5V（假設(shè)輸入電源波動±10%)。

VRinmax = 0.15A·10.5Ω =1.575V

VLDOmin = 4.5V - 1.575V = 2.925V 2.925V<3.5V, 這時候LDO就無法正常工作! 這說明，選Rin時得悠著點，不能太大，否則在最壞情況下會讓LDO無法正常輸出3.3V。

在選擇Rin時，需確保Vinmin-Iloadmax*Rinmax ≥ Vout + Vdropout 對于上述例子，Rin應(yīng)盡量小，比如5Ω，這樣：

VRinmax= 0.15A · 5.25Ω = 0.7875V

VLDOmin = 4.5V - 0.7875V = 3.7125V > 3.5V

這樣就肯定沒問題了！

Part 03、電阻可以分擔(dān)LDO的熱，提升LDO輸出能力！

LDO是線性穩(wěn)壓器，功率損耗主要來自壓差：

PLDO = (VLDO - Vout) · Iload

若Vin = 5V, Vout = 3.3V, lload = 100mA:

PLDO = (5V - 3.3V) · 0.1A = 0.17W

這0.17W全由LDO承擔(dān)，芯片容易發(fā)熱。串聯(lián)Rin后，電阻分擔(dān)一部分壓降：

PRin = Iload *?Iload *?Rin = 0.1 *0.1 * 10 = 0.1W

LDO的功率損耗變?yōu)椋?/p>

PLDO = (4V - 3.3V) · 0.1A = 0.07W

這樣我們就能明顯看出原來屬于LDO的熱量分?jǐn)偟搅穗娮?，LDO的熱應(yīng)力降低，系統(tǒng)可靠性提升。

WCA計算：

·最大電流：lload=150mA。

·電阻偏差：Rin= 10.5Ω。 PRinmax= 0.15 * 0.15 * 10.5 = 0.236W ,所以一定要注意電阻需選擇合適的功率額定值，比如0.5W，以防過熱燒毀。

作為硬件工程師，玩轉(zhuǎn)LDO電路的精髓就在于細(xì)節(jié)的把控。這個小小的Rin，用處可是很大！

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