在工程實(shí)踐中，更換了一個(gè)更新更好的器件，具有更低的電流損耗。結(jié)果反而發(fā)生故障，新器件甚至燒毀。還有這種操作嗎？Why？線性穩(wěn)壓器是相當(dāng)簡(jiǎn)單的器件，并沒有太多挑戰(zhàn)。盡管如此，可偶爾還是會(huì)遇到麻煩。

 

Abhinay Patil在當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師時(shí)，有時(shí)客戶會(huì)請(qǐng)他推薦替代其他供應(yīng)商的器件。在許多情況下，器件的替換由客戶的生產(chǎn)、采購團(tuán)隊(duì)決定，而原來的電路設(shè)計(jì)師可能并不知曉這個(gè)變更。決策過程相當(dāng)簡(jiǎn)單：替換器件應(yīng)當(dāng)具有相同的功能、封裝和引腳配置，以及與被替換器件同等甚至更好的電氣規(guī)格。只要滿足所有這些要求， 就向元器件工程師提供必要的比較數(shù)據(jù)，將新元器件添加到材料清單中，作為第二供應(yīng)商備選件。做完這些，應(yīng)當(dāng)大功告成。但事實(shí)上，使用舊器件正常工作的產(chǎn)品在替換為備選件后，在生產(chǎn) 線上開始失效。哪里出錯(cuò)了呢？

 

Abhinay Patil這時(shí)表示自己曾參與解決這樣一個(gè)案例：遵循上述流程，在客戶設(shè)計(jì)中，將一個(gè)隔離式RS-485收發(fā)器作為另一供應(yīng)商器件的第二供應(yīng) 商。兩個(gè)器件形狀、尺寸和功能兼容，而器件具有更好的電氣規(guī)格?？蛻綦S后下了大量此器件的訂單，似乎沒有任何理由出錯(cuò)。然而，客戶報(bào)告說，新的RS-485收發(fā)器在生產(chǎn)測(cè)試臺(tái)上開始失效。由于設(shè)計(jì)中沒有任何別的改變，所以一定是圖中的新器件出錯(cuò)了。

 

經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)查，才發(fā)現(xiàn)：為收發(fā)器總線側(cè)供電的線性穩(wěn)壓器未按預(yù)期穩(wěn)壓至5 V，而是上升到更高的電壓。因此不得不仔細(xì)檢查、比較舊收發(fā)器和替換件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，以及線性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊(cè)，以確定哪里出錯(cuò)了。

 

“更好”是一個(gè)定性術(shù)語，具體取決于所討論的參數(shù)。例如，當(dāng)涉及到速度、CMRR、PSRR時(shí)，越高越好；當(dāng)涉及到失調(diào)電壓、漂移時(shí)，越低越好；而您不需要太多工程知識(shí)就知道功耗總是越低越好。真的是這樣嗎？在這個(gè)特殊案例中，并非如此。舊收發(fā)器閑置狀態(tài)下在總線側(cè)消耗15 mA (典型值)電流，而新器件僅消耗 2 mA (最大值)。毫無疑問，新器件在數(shù)據(jù)上看起來更好。不幸的是，線性穩(wěn)壓器似乎失常了。

 

圖1. 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的最小負(fù)載電流實(shí)例

 

正如本文開頭提到的，線性穩(wěn)壓器相當(dāng)簡(jiǎn)單，并沒有太多要求。然而，它的一個(gè)特殊要求是需要最小負(fù)載電流才能正常工作。如果這一需求沒有被滿足，穩(wěn)壓器將無法正常穩(wěn)壓，輸出電壓超出范圍。如果穩(wěn)壓器的輸入電壓遠(yuǎn)高于期望的輸出電壓，情況將變得更差。

 

圖2. 左邊線路圖：采用舊器件的穩(wěn)壓器正常工作(滿足最小負(fù)載電流要求)

 

右邊線路圖：采用新器件的穩(wěn)壓器不穩(wěn)定(負(fù)載電流不足 T)

 

許多現(xiàn)代線性穩(wěn)壓器在設(shè)計(jì)中特別注意了這個(gè)問題，因而不會(huì)產(chǎn)生故障。一些舊器件(如本案中客戶設(shè)計(jì)所用的器件)沒有考慮此點(diǎn)，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要額外的預(yù)防措施。某些情況下，可調(diào)輸出LDO的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)最小負(fù)載電流。不幸的是，如果決定大幅提高電阻，同時(shí)保持相同比值，很可能無意中闖禍。還有另外一種情況，即由LDO供電的器件在正常工作期間滿足負(fù)載要求， 而在待機(jī)狀態(tài)下則不行。這些都是需要注意的潛在缺陷，因此請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)閱讀LDO數(shù)據(jù)手冊(cè)。如果有最小負(fù)載電流要求，通常以某種形式體現(xiàn)出來。下面是幾個(gè)示例：

 

圖3. 增加一個(gè)泄放電阻滿足最小負(fù)載電流要求后，問題解決了

 

The End

因此，一旦了解了問題產(chǎn)生的根本原因，那么修復(fù)就相當(dāng)簡(jiǎn)單。所要做的就是在調(diào)節(jié)器輸出端加一個(gè)泄放電阻， 以消耗最小負(fù)載電流。雖然不理智的客戶很容易將問題簡(jiǎn)單地歸咎于器件，但本例中的客戶看到了積極的一面，很高興能從這一案例中學(xué)習(xí)到新技術(shù)。