Problema de salida del regulador lineal LDO

Question

Estoy usando este LDO

• El voltaje de entrada es 14V
• El voltaje de salida es 5V
• La corriente máxima de carga es 150mA

Esquemático :

Estoy observando dos problemas:

Problema 1:

Inicialmente, cuando enciendo el LDO dando el voltaje de entrada pero no proporciono una señal de HABILITACIÓN al LDO, obtengo un voltaje de 2.65V en la salida del LDO durante 5 segundos. Por favor, vea la forma de onda a continuación.

¿Alguien puede decirme por qué está sucediendo esto? No puedo encontrar nada relacionado con esto en la hoja de datos.

Problema 2:

Esta prueba a continuación se realizó en un horno térmico a una temperatura de 95°C. La temperatura de unión del IC sería aún mayor que 95°C. Doy un pulso transitorio de 16V a 18V durante unos 400ms y luego vuelvo a 17V durante unos 600ms y luego vuelvo a 16V. Doy 3 pulsos de este tipo. El tiempo de subida y de bajada de la transición del pulso de 16V a 18V y luego de vuelta a 16V es solo de 1ms. Cuando aplico este pulso en la entrada del LDO, el voltaje de salida de 5V va a 0V como se muestra a continuación. La corriente era estable en 150mA pero cuando se aplica este pulso, aumenta por encima de 350mA y luego a 0A y oscila como se muestra a continuación. ¿Alguien puede decirme por qué está sucediendo esto?

Revisé la hoja de datos del LDO, pero no pude encontrar nada al respecto.

La misma prueba anterior cuando se hizo a 25°C:

Answer 1

Problema #1

Cuando la salida finalmente se apaga en tu prueba, sigue un camino de decaimiento que indica una influencia de RC. Hay cierta corriente que se descarga a través de la alta resistencia interna (especificada en hasta 2.6MOhm). La hoja de datos del TLS715B0 también muestra un umbral bastante bajo para EN, utilizando la referencia de gap de banda; un comparador puede tener algún sesgo/fuga que contrarreste el pull-down.

Solución

Añade un pull-down externo (1.5k, 1/4W sería más que suficiente) si quieres controlar EN, de lo contrario simplemente cortocircuita EN a tu voltaje de entrada para que el LDO esté siempre habilitado.

Problema #2

Tienes un bucle de retroalimentación inestable entre los circuitos de protección del LDO y la carga de corriente constante controlada por software.

Estás empujando los límites térmicos y de corriente del regulador. El circuito de protección térmica puede estar participando, pero creo que es un jugador menor debido a lo rápido que está oscilando. La protección contra sobrecorriente se recupera más rápidamente y es probablemente más sensible a alta temperatura.

Cuando aumentas el voltaje de entrada, aumentas la caída de voltaje a través del LDO y por lo tanto su potencia absorbida. Esto comienza a activar el(los) circuito(s) de protección, disminuyendo el voltaje de salida. La carga de corriente constante detecta que su voltaje está cayendo e intenta mantener una corriente constante disminuyendo su resistencia. Mientras tanto, el circuito de protección tiene éxito y la salida se activa nuevamente - con una carga más fuerte (menor R) - haciendo que la corriente de salida alcance el máximo. Enjuaga y repite. Cada ciclo sucede lo suficientemente rápido como para que la carga controlada por software no pueda reaccionar para estabilizar la corriente de salida.

Experimento

Repite tu prueba con una carga resistiva equivalente; la protección térmica puede seguir activándose (está consumiendo (18V-5V)*150mA = 2W), pero la corriente de salida no aumentará por encima del límite y no debería oscilar tan rápido.

Answer 2

En cuanto a la oscilación: Suponiendo un voltaje de entrada de 16V, un voltaje de salida de 5V y una corriente de carga de 150mA implica que el LDO tiene que disipar alrededor de 1.6W. Siguiendo el cálculo realizado en la sección 6.3 de la hoja de datos, terminamos con algo cercano a 33 K/W para la máxima resistencia térmica permitida. Si esto se excede, se activará el apagado térmico. Según la sección "5.1 Regulación de Voltaje" de la hoja de datos, eso puede provocar oscilaciones (el LDO se sobrecalienta, se apaga, se enfría, se reinicia, se sobrecalienta, ...).

Soluciones posibles si mis consideraciones son correctas: reducir la carga o disminuir la resistencia térmica.

En cuanto al comportamiento al encender: ¿Puedes confirmar ese comportamiento en varios dispositivos? Para mí parece que el pin EN no está conectado de forma adecuada/tiene una resistencia de pull down externa y se descarga lentamente a través del pull down interno después de encenderse. Simplemente conectar el pin EN a GND podría hacer el truco si actualmente no tiene una resistencia de pull down externa.

Answer 3

1. la salida deshabilitada es un poco misteriosa a menos que hayas excedido las calificaciones máximas absolutas.

2. Prueba de pulso con caída de potencia superior a 1.5W y hasta 150°C rango funcional y resistencia térmica, estás superando los 150°C que podrían ocurrir fácilmente en 100 ms con tu escala de 1s/div. El dispositivo se enfriaría lentamente y luego se reiniciaría.

El misterio es que la temperatura máxima absoluta de 150°C es también la misma que la temperatura máxima de operación funcional de 150°C y la estabas superando claramente. Se aconsejaría una discusión con tu distribuidor o soporte al cliente después de que repitas la prueba con una pieza nueva para estar seguro. Si este OTP no es probable que reduzca significativamente la vida útil en un corto período, puede ser solo un defecto aislado. ¿Fue una falla de conexión y la entrada EN estaba simplemente flotando alto?

El verdadero problema es tu elección de diseño para usar un voltaje de entrada excesivamente alto.

Reconsidera las especificaciones de tu diseño e inserta una resistencia en serie de 2W si es necesario para reducir la entrada a un mínimo de 5.5.

Answer 4

Intenta usar un osciloscopio de mejor calidad. Mayor ancho de banda. He visto un caso donde un osciloscopio de banda estrecha mostró una corriente continua a través de una resistencia cuando no debería estar fluyendo corriente.