LDO Dropout Rechner

So verwenden Sie diesen Rechner

Dieser Rechner hilft Ihnen festzustellen, ob Ihr LDO-Spannungsregler (Low Dropout) ausreichend Eingangsspannungs-Headroom für stabilen Betrieb hat. Er berechnet auch Verlustleistung und Effizienz.

1. Ausgangsspannung — Die geregelte Ausgangsspannung (Vout) des LDO
2. Dropout-Spannung — Der minimale Spannungsabfall über dem LDO (aus Datenblatt)
3. Laststrom — Der von Ihrer Last gezogene Strom
4. Eingangsspannung — Ihre tatsächliche Eingangsspannungsversorgung

Der Rechner zeigt an, ob Ihr Design ausreichend Headroom hat und warnt Sie, wenn die Eingangsspannung für stabile Regelung zu niedrig ist.

LDO Dropout-Spannung verstehen

Die Dropout-Spannung ist die minimale Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung, die erforderlich ist, damit ein LDO-Regler eine ordnungsgemäße Regelung aufrechterhält. Wenn die Eingangsspannung unter Vout + Vdropout fällt, kann der LDO nicht mehr regeln und der Ausgang folgt dem Eingang.

Faktoren, die den Dropout beeinflussen

• Laststrom — Dropout-Spannung steigt typischerweise mit dem Laststrom
• Temperatur — Dropout kann bei höheren Temperaturen ansteigen
• Passelement — PNP/NPN-Transistoren haben höheren Dropout als PMOS
• Gehäuse — Thermische Leistung beeinflusst maximalen Strom und Dropout

Arten von LDO-Reglern

• Standard-LDO — 1-2V Dropout (z.B. LM7805, LM317)
• Low Dropout — 0,3-1V Dropout (z.B. LM1117, AMS1117)
• Ultra-Low Dropout — Unter 0,3V Dropout (z.B. MCP1700, AP2112)

Warum Headroom wichtig ist

Headroom ist die zusätzliche Spannung über dem minimal erforderlichen Eingang. Ausreichender Headroom gewährleistet stabilen Betrieb unter wechselnden Bedingungen.

Empfohlener Headroom

• Minimum: 100mV — Absolutes Minimum für Grundbetrieb
• Typisch: 300-500mV — Gute Reserve für die meisten Anwendungen
• Konservativ: 500mV+ — Berücksichtigt Temperatur, Alterung und Ripple

Probleme bei niedrigem Headroom

• Ausgangsspannung sinkt unter Spezifikation
• Erhöhter Ausgangsripple und Rauschen
• Schlechtes Transientenverhalten
• Oszillation oder Instabilität
• Reduzierte PSRR (Betriebsspannungsunterdrückung)

Verlustleistung und thermische Überlegungen

LDOs wandeln die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang in Wärme um. Dies ist der Hauptnachteil von Linearreglern im Vergleich zu Schaltreglern.

Thermisches Management

• Maximale Verlustleistung für Ihr Gehäuse prüfen
• Sperrschichttemperatur berechnen: Tj = Ta + (Pd × θja)
• Wärmeleitpads, Kupferflächen oder Kühlkörper für hohe Leistung berücksichtigen
• Strom bei hohen Umgebungstemperaturen reduzieren

Effizienzvergleich

Die LDO-Effizienz ist einfach Vout/Vin × 100%. Ein 3,3V-Ausgang von 5V-Eingang ist nur 66% effizient, wobei 34% der Leistung als Wärme verschwendet werden. Für hohe Ströme oder große Spannungsabfälle sollten Sie einen Schaltregler in Betracht ziehen.

LDO-Auswahlhilfe

Wann einen LDO verwenden

• Kleine Spannungsdifferenz (Vin - Vout unter 1-2V)
• Anforderungen an niedrigem Rauschen (Audio, RF, Sensoren)
• Niedrigstromanwendungen (unter 500mA)
• Platzbeschränkte Designs (keine Induktivität erforderlich)
• Kostensensitive Anwendungen

Wann Alternativen in Betracht ziehen

• Buck-Wandler — Große Spannungsabfälle, hoher Strom, Effizienz kritisch
• Buck + LDO — Hohe Effizienz mit rauscharmer Ausgabe
• Ladungspumpe — Niedrigstrom, kleine Bauform

Wichtige Spezifikationen prüfen

• Dropout-Spannung bei Ihrem Laststrom
• Ausgangsstromfähigkeit
• Ruhestrom (wichtig für Batterieanwendungen)
• Ausgangskondensator-Anforderungen
• Thermischer Widerstand (θja)
• PSRR und Rauschspezifikationen