LDO ドロップアウト電圧計算ツール
ドロップアウト仕様からLDOの最小入力電圧を計算し、電力損失を決定し、特定の電源電圧での効率を推定します。
公式
仕組み
電圧レギュレータ・ドロップアウト・カリキュレータは、バッテリ駆動デバイス、ポストレギュレータ段、およびノイズに敏感なアナログ回路に不可欠な、LDOレギュレータの最小入力電圧と効率損失を決定します。パワー・マネージメント・エンジニア、ポータブル・デバイス設計者、ミックスド・シグナル・アーキテクトは、このツールを使用して、安定した出力電圧を確保しながらバッテリ使用率を最大化します。TIのアプリケーションノートSLVA079によると、ドロップアウト電圧はレギュレーションに必要な最小のVin-Vout差であり、このしきい値を下回ると、出力はPSRRが低下した入力に追従します。最新の超低ドロップアウト・レギュレータは、PMOSパストランジスタ (Rds (on) = Vドロップアウト/Iload) を使用して定格電流で50～150mVを実現します。アナログ・デバイセズのLDO選択ガイドによると、ドロップアウトは負荷電流に比例してほぼ直線的に増加します。500mAで150mVのドロップアウトは1Aで300mVになります。リチウムイオン・バッテリのアプリケーション（4.2V～3.0Vの放電範囲）では、3.3Vの負荷に電力を供給する200mVのドロップアウトを備えたLDOは、3.5Vのバッテリ電圧までレギュレーション状態で動作し、バッテリ全体のエネルギーの 75% しか取り込まないのに対し、500mVではわずか60％しか取り込めないのに対し、リチウムイオン・バッテリ・アプリケーション（4.2V～3.0Vの放電範囲）ドロップアウトレギュレーター。
計算例
単一セルのリチウムイオン (4.2-3.0 V) から 3.3 V/100 mA 出力まで動作する BLE センサー用の LDO を選択してください。<5 µA quiescent current, PSRR >要件:バッテリが 1 kHz で 3.4 V (95% の容量使用率)、60 dB に達するまで動作させてください。ステップ 1: 最大ドロップアウトの計算 — VDropout_max = 3.4-3.3 = 100 mV (100 mA)ステップ2: スクリーン候補 — TI TPS7A02 (25 mV @ 100 mA、25 nA Iq)、アナログ・デバイセズ ADP160 (90 mV @ 100 mA、560 nA Iq)、Torex XC6220 (100 mA @ 100 mA、8 µA Iq)。ステップ 3: 熱の検証 — SOT-23におけるPDISS_max = (4.2-3.3) × 0.1 = 90 mW (θ JA = 180°C/W): ΔT = 16°C — 許容値。ステップ 4: PSRR の評価 — TPS7A02:1 kHz で 60 dB、100 kHz で 40 dB です。ADP160:1 kHz で 70 dB。ステップ 5: 選択 — 常時オンのアプリケーションで最低のIq（25 nA）を実現するには TPS7A02、RF/アナログアプリケーションで最高の PSRR には ADP160 を選択します。
実践的なヒント
- ✓アナログ・デバイセズの「LDOの基本」アプリケーションノートによると、ドロップアウトが最も低い（50〜200mV）場合はPMOSベースのLDOを使用し、NPNベースのLDOは500mV〜2V）を使用します。NMOS LDOはチャージポンプが必要ですが、中程度のドロップアウト（200〜400mV）を実現しています。
- ✓製造公差、温度変化、および過渡ヘッドルームを考慮して、計算された最小入力電圧に100mVのマージンを加えます。100mVのドロップアウトデバイスには200mVの公称ヘッドルームが必要です
- ✓クリティカルなバッテリアプリケーションでは、シャットダウン時にVout > Vinの場合にLDOからバッテリが消耗しないように、逆電流ブロッキング機能付きのLDOを選択してください
よくある間違い
- ✗負荷電流によるドロップアウトの変動は無視してください。データシートでは通常、1つの電流（たとえば、500mAで150mV）でのドロップアウトが規定されていますが、1Aでは、パストランジスタのRds（on）×電流により350mVに達することがあります
- ✗TI仕様では、最大ドロップアウトの代わりに標準ドロップアウトを使用した場合、標準ドロップアウトと最大ドロップアウトの比は、温度範囲全体で 1:1.5 ～ 1:2 で、最大値に設計されている
- ✗過渡ドロップアウトを無視 — 負荷電流を10mA～500mAに変化させると、制御ループの帯域幅が原因で、10～50µsのセトリング期間中にさらに50～100mVのドロップアウトが発生する
よくある質問
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