硬件工程师面试常见问题(3)

发布于:2025-04-20 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

第十一问:LDO的框图和原理


LDO概念:是Low Dropout Regulator的缩写,意思是低压差线性稳压器器。
低压差是指输入电压-输出电压的值比较低。
线性是指MOS基本处于线性工作状态。
稳压器是指在正常的VIN范围内,输出VOUT都稳定在一个固定值,这个固定值就是我们想要的电压值。比如VIN电压4.4~5V,VOUT始终保持3.3V输出。
低压差稳压器(LDO)看似简单,但可提供重要功能,例如将负载与不干净的电源隔离开来或者构建低噪声电源来为敏感电路供电。

笼统便于理解的框图:

解释上图:看出两个可变电阻,分压。

具体框图:

解释上图:ILDO 通常包括一个基准电压源、一个取样输出电压、一个误差放大器和一个串联调整管组成组成,用放大器控制稳压器的压降维持要求的输出电压值。

原理:输出电压经过反馈电阻分压到误差放大器输入端,当输出电压高于设定值时,内部回路会改变驱动电压,使得管子的导通压降增大,从而降低输出电压。

第十二问:LDO与DCDC的区别

LDO 的特点:
优点:
(1) 非常低的输入输出电压差
(2) 非常小的内部损耗
(3)很小的温度漂移
(4)很高的输出电压稳定度
(5)很好的负载和线性调整率
(6)很宽的工作温度范围
(7)较宽的输入电压范围
(8) 外围电路非常简单,使用起来极为方便
缺点:
(1)输入输出压差大时,转换效率低。

开关电源的特点:
优点:
(1) 转化效率高。
(2) 功率转化密度高。
缺点:
(1) 开关噪声高,对开关噪声高的电路不太合适。
(2) 输出纹波电压较高。
(3) 电压调整率等性能也较差。

区别:

DCDC不需要满足低压差的情况;

LDO的输出精度更好,因为DCDC噪声纹波更大;

效率一般是DCDC电路效率更高,除非LDO压差真的非常低;

外围电路LDO跟简单,DCDC更加复杂些;

注:DCDC的mos管工作在非饱和区(可变电阻区)

第十三问:开关电源的原理

主要理解DCDCBUCK电路,具体在其他文章中

DC-DC原理及电源类型_dc-dc pwm 电路-CSDN博客

第十四问:DC-DC电源设计中要注意的事项

(1)输入电压,输入电流确定

比如设计一个12V转3.3V那么电源芯片的输入电源范围就要有12V,输出范围就要有3.3V;


(2)输出电压,输出电流确定

负载需要的电流,比如负载需要2A,那么所选电源芯片是否有2A的输出能力;


(3)降额设计

输出电流的降额,比如要求2A,但是因为有元件损耗,电池损耗,所以要选大于2A的电源芯片,一般是打8折后等于2A的电源芯片;、


(4)输入输出电容选择

输入输出电容:容量要放够,可以放大一些,电容的耐压也要选大一点,一般打78折 比如电源输入为12V那么输入电容就选择16V这样的;


(5)上电时序控制

上电时序就是用power good,或者RC电路,等

(6)同步和非同步

(7)效率

(8)开关频率

同步电源芯片和非同步电源芯片

非同步的优缺点
在输出电流变化的情况下,二极管的电压降相当恒定,所以当续流二极管正向导通时,输出电流变化,二极管的正向压降是恒定不变的,诸管的压降为 0.2-0.3V, 硅管的压降为 0.7V。
效率低
因为二极管的电压隆恒定,所以当流过二极管的电流很大的时候,原本在二极管上很小的电压再乘以电流之后,输出的电压很低的时候,这时候的二极管的小电压降就占了很大的比重,它的消耗功率就很可观了,所以在大电流的时候效率就会减低了。
比较便宜
大家都知道的二极管的价格肯定是比 MOS 的价格便宜的,这里但说是可以是同等条件下的,大家都是用同一个衬底的情况下。如果说一个是普通衬底的 mos 管,而另外一个是碳化硅衬底的二极管,或者说一个是低压的 mos 管和一个高压的二极管,那么他们的价格就不一定是二极管的比 mos 管的便宜了。
可采用较高的输出电压
在输入电压比较高的时候使用是比较好的,因为在输出电压高时,二极管的正向导通压价所占的比重就很小,对效率的影响就比较低,而且它的电路结构比较简单,不需要外加控制电路,生产的工艺流程也会比较简单。

同步就对应相反

第十五问:磁珠参数的含义

例如:

某磁珠的参数为100Ω@100MHz,请解释参数的含义。

先大概了解磁珠
磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器,是一种抗干扰元件,渴虑除高频噪声效果显著。
磁珠的主要原料为铁氧体。磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。
他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。

解释上图:低频时磁珠等效为电感,有用的低频信号过来,不会受到太多影响,高频时磁珠等效为电阻,高频信号就被阻隔,变成热能消耗掉了。

磁珠电阻与频率的关系图

由上图可知:磁珠在不同频率下的阻值是不同的,所以上面的参数100Ω@100MHz表示的意思是,磁珠在接收100MHz时磁珠的阻值时100Ω。

注:要具体理解上图请看磁珠的介绍-CSDN博客

 


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