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。結果反而發(fā)生故障，新器件甚至燒毀。還有這種操作嗎？Why？線(xiàn)性穩壓器是相當簡(jiǎn)單的器件，并沒(méi)有太多挑戰。盡管如此，可偶爾還是會(huì )遇到麻煩。

 

Abhinay Patil在當現場(chǎng)應用工程師時(shí)，有時(shí)客戶(hù)會(huì )請他推薦替代其他供應商的器件。在許多情況下，器件的替換由客戶(hù)的生產(chǎn)、采購團隊決定，而原來(lái)的電路設計師可能并不知曉這個(gè)變更。決策過(guò)程相當簡(jiǎn)單：替換器件應當具有相同的功能、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格。只要滿(mǎn)足所有這些要求， 就向元器件工程師提供必要的比較數據，將新元器件添加到材料清單中，作為第二供應商備選件。做完這些，應當大功告成。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(xiàn)上開(kāi)始失效。哪里出錯了呢？

 

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(hù)設計中，將一個(gè)隔離式RS-485收發(fā)器作為另一供應商器件的第二供應 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格?？蛻?hù)隨后下了大量此器件的訂單，似乎沒(méi)有任何理由出錯。然而，客戶(hù)報告說(shuō)，新的RS-485收發(fā)器在生產(chǎn)測試臺上開(kāi)始失效。由于設計中沒(méi)有任何別的改變，所以一定是圖中的新器件出錯了。

 

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步調查，才發(fā)現：為收發(fā)器總線(xiàn)側供電的線(xiàn)性穩壓器未按預期穩壓至5 V，而是上升到更高的電壓。因此不得不仔細檢查、比較舊收發(fā)器和替換件的數據手冊，以及線(xiàn)性穩壓器的數據手冊，以確定哪里出錯了。

 

“更好”是一個(gè)定性術(shù)語(yǔ)，具體取決于所討論的參數。例如，當涉及到速度、CMRR、PSRR時(shí)，越高越好；當涉及到失調電壓、漂移時(shí)，越低越好；而您不需要太多工程知識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(xiàn)側消耗15 mA (典型值)電流，而新器件僅消耗 2 mA (最大值)。毫無(wú)疑問(wèn)，新器件在數據上看起來(lái)更好。不幸的是，線(xiàn)性穩壓器似乎失常了。

 

圖1. 數據手冊中的最小負載電流實(shí)例

 

正如本文開(kāi)頭提到的，線(xiàn)性穩壓器相當簡(jiǎn)單，并沒(méi)有太多要求。然而，它的一個(gè)特殊要求是需要最小負載電流才能正常工作。如果這一需求沒(méi)有被滿(mǎn)足，穩壓器將無(wú)法正常穩壓，輸出電壓超出范圍。如果穩壓器的輸入電壓遠高于期望的輸出電壓，情況將變得更差。

 

圖2. 左邊線(xiàn)路圖：采用舊器件的穩壓器正常工作(滿(mǎn)足最小負載電流要求)

 

右邊線(xiàn)路圖：采用新器件的穩壓器不穩定(負載電流不足 T)

 

許多現代線(xiàn)性穩壓器在設計中特別注意了這個(gè)問(wèn)題，因而不會(huì )產(chǎn)生故障。一些舊器件(如本案中客戶(hù)設計所用的器件)沒(méi)有考慮此點(diǎn)，因此在系統設計時(shí)需要額外的預防措施。某些情況下，可調輸出LDO的反饋電阻網(wǎng)絡(luò )負責最小負載電流。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(wú)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(mǎn)足負載要求， 而在待機狀態(tài)下則不行。這些都是需要注意的潛在缺陷，因此請務(wù)必仔細閱讀LDO數據手冊。如果有最小負載電流要求，通常以某種形式體現出來(lái)。下面是幾個(gè)示例：

 

圖3. 增加一個(gè)泄放電阻滿(mǎn)足最小負載電流要求后，問(wèn)題解決了

 

The End

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