LDOドロップアウト計算機

この計算機の使い方

この計算機は、LDO（低ドロップアウト）電圧レギュレータが安定動作に十分な入力電圧 ヘッドルームを持っているかどうかを判断するのに役立ちます。また、電力損失と効率も計算します。

1. 出力電圧 — LDOからの調整された出力電圧（Vout）
2. ドロップアウト電圧 — LDOの最小電圧降下（データシートから）
3. 負荷電流 — 負荷が消費する電流
4. 入力電圧 — 実際の入力電源電圧

計算機は設計に適切なヘッドルームがあるかどうかを表示し、 安定した調整に入力電圧が低すぎる場合は警告します。

LDOドロップアウト電圧の理解

ドロップアウト電圧は、LDOレギュレータが適切な調整を維持するために必要な入力と出力の 最小電圧差です。入力電圧がVout + Vdropout以下に下がると、LDOは調整できなくなり、 出力は入力に追従します。

ドロップアウトに影響する要因

• 負荷電流 — ドロップアウト電圧は通常、負荷電流とともに増加
• 温度 — 高温でドロップアウトが増加する可能性あり
• パス素子 — PNP/NPNトランジスタはPMOSより高いドロップアウト
• パッケージ — 熱性能が最大電流とドロップアウトに影響

LDOレギュレータの種類

• 標準LDO — 1-2Vドロップアウト（例：LM7805、LM317）
• 低ドロップアウト — 0.3-1Vドロップアウト（例：LM1117、AMS1117）
• 超低ドロップアウト — 0.3V未満のドロップアウト（例：MCP1700、AP2112）

ヘッドルームが重要な理由

ヘッドルームは、必要最小入力以上の余裕電圧です。 適切なヘッドルームがあれば、変動する条件下でも安定動作が保証されます。

推奨ヘッドルーム

• 最小：100mV — 基本動作の絶対最小値
• 標準：300-500mV — ほとんどのアプリケーションに良好なマージン
• 保守的：500mV以上 — 温度、経年変化、リップルを考慮

低ヘッドルームの問題

• 出力電圧が仕様以下に低下
• 出力リップルとノイズの増加
• 過渡応答の悪化
• 発振または不安定性
• PSRR（電源変動除去比）の低下

電力損失と熱に関する考慮事項

LDOは入力と出力の電圧差を熱として放散します。 これがスイッチングレギュレータと比較したリニアレギュレータの主な欠点です。

熱管理

• パッケージの最大電力損失を確認
• ジャンクション温度を計算：Tj = Ta + (Pd × θja)
• 高電力には熱パッド、銅箔、ヒートシンクを検討
• 高周囲温度では電流をディレーティング

効率の比較

LDOの効率は単純にVout/Vin × 100%です。5V入力からの3.3V出力はわずか66%の効率で、 34%の電力が熱として無駄になります。大電流や大きな電圧降下には、 スイッチングレギュレータを検討してください。

LDO選択ガイド

LDOを使用する場合

• 小さな電圧差（Vin - Voutが1-2V未満）
• 低ノイズ要件（オーディオ、RF、センサー）
• 低電流アプリケーション（500mA未満）
• スペース制約のある設計（インダクタ不要）
• コスト重視のアプリケーション

代替案を検討する場合

• バックコンバータ — 大きな電圧降下、大電流、効率が重要
• バック + LDO — 低ノイズ出力と高効率の両立
• チャージポンプ — 低電流、小型フォームファクタ

確認すべき主要仕様

• 負荷電流でのドロップアウト電圧
• 出力電流能力
• 静止電流（バッテリーアプリケーションで重要）
• 出力コンデンサ要件
• 熱抵抗（θja）
• PSRRとノイズ仕様