Stromverstärkungs-Regler mit Onsemi NCV4264 LDO

Diese 5V-Reglerschaltung bietet eine Laststromfähigkeit von bis zu 3A, die weit über der 100mA-Stromgrenze des Onsemi NCV4264 LDO-Bauteils selbst liegt. Dies ist der Lastverteilungsfunktion des Onsemi 2N5195G PNP-Bypass-Transistors zu verdanken.

In den ersten 30 ms der Simulation ist der Lastschalter offen, so dass der gesamte Laststrom durch den festen 100-Ohm-Widerstand fließt (~50mA = 5V/100Ohm, siehe gelbe Wellenform rechts). Nach dem Schließen des Schalters und für die nächsten 50ms springt der Laststrom auf ca. 2,55A (d.h. die zusätzlichen 2,5A fließen durch den geschalteten 2 Ohm-Widerstand). Beachten Sie, dass die Ausgangsspannung unter beiden Lastbedingungen sehr nahe bei 5 V liegt (lila Kurvenform), wie es für einen geregelten Ausgang gewünscht ist!

Zum besseren Verständnis der Funktionsweise ist zu beachten, dass der größte Teil der Stromzufuhr zum LDO durch den 15-Ohm-Vorspannungswiderstand auf der linken Seite fließt. Der entsprechende Spannungsabfall, der durch den Vergleich der braunen und grünen Wellenformen auf der linken Seite zu sehen ist, erfolgt über den Emitter-Basis-Übergang des PNP-Transistors. Wenn dieser Strom über ~40 mA ansteigt und eine ausreichende (> 0,6 V) Vorwärtsspannung für den Transistor erzeugt, fließt ein großer Transistor-"Boost"-Strom durch den parallelen Pfad, um die Last zu versorgen. Sie können den "Boost"-Strom (magentafarbene Wellenform) mit dem normalen LDO-Strom (blaue Wellenform) unter diesen beiden unterschiedlichen Lastbedingungen vergleichen. Bei geringer Last wird nur sehr wenig "Boost"-Strom verbraucht, aber bei hoher Last liefert er fast den gesamten Strom.

Die folgenden RS-Bauteile werden in dem Entwurf verwendet:

Unten haben wir die elektrothermische Simulationsversion dieses Stromverstärkungsreglers mit dem Onsemi NCV4264 LDO.

In dieser Version des Entwurfs wurden die Wärmewiderstandswerte "Übergang zum Gehäuse" aus den Datenblättern für den NCV4264 LDO und den 2N5195G PNP in einem dynamischen thermischen Netzwerk verwendet. Dieses Netzwerk stellt die Wärmeübertragung, die Wärmekapazität und die thermischen Kopplungseffekte einer Beispielleiterplatte dar. Die Werte für die externen thermischen Elemente hängen von der spezifischen Leiterplattenimplementierung ab. Der Benutzer kann diese und andere Parameter des Systems ändern, um die Empfindlichkeit der kritischen Sperrschichttemperaturen auf diese externen Montageparameter sowie die elektrischen Betriebsbedingungen der Schaltung besser zu verstehen.