在电路设计中，管理电源中的寄生效应至关重要，尤其是在长连接或窄走线会影响性能的大电流应用中。远程采样可较大限度地降低压降，并提供精确的电压调节。
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本文探讨了低压差 （LDO） 稳压器的远程检测，以抵消 LDO 输出引脚和负载之间的寄生效应。我们将比较使用 Renesas SLG51003 电源管理 IC （PMIC） 在两个典型用例中的带远程感应和不带远程感应的作。
在负载上保持精确的电压传输可能具有挑战性，因为在大电流应用和使用长或高电阻电源线的系统中会出现明显的电压降。远程采样通过直接监控负载上的电压而不是 LDO 输出上的电压来提供有效的解决方案。
这种创新方法可补偿由寄生电阻和电感引起的电压降，确保负载接收到预期的电压。这种能力在采用柔性电缆的系统中尤为关键，因为寄生效应更为明显。
在SLG51003上，LDO1 （LDO_HP） 可以利用远程感应模式来调节负载侧的电压。在此模式下，GPIO1 引脚配置为模拟输入，用作 Remote Sense 引脚。GPIO1 应连接到由 LDO1 供电的负载。
在以下情况下，在 LDO1 上使用远程感应模式特别有用：
具有长电线或柔性印刷电路连接器的系统。 在负载物理上远离 LDO 的应用中，布线或走线会导致电压下降。
具有精密模拟电路的系统。 对于数据采集等敏感应用，即使电源电压的微小变化也会影响性能。
大电流应用。 在消耗大电流的电路中的配电线路内可能会出现明显的电压降。
远程采样通过调整输出电压来补偿电压降，以保持负载所需的电压电平。负载调整性能取决于系统的寄生参数。因此，LDO1 的电气规格在远程感应模式作下可能会受到影响。
因为 GPIO1 引脚依赖于 VDDIO、VDDIO电压应高于 LDO1 输出端的电压。
图 1 和图 2 显示了两个电路：一个没有远程感应，另一个带远程感应。具有远程采样功能的电路可补偿 VOUT1 上的寄生参数（电感和电阻）引起的电压降。
图 1.典型的 LDO 稳压器应用电路，无远程感应。图 2.使用远程感应模式的 LDO 电压调节电路。
使用远程采样还允许我们移除 IC 附近的 4.7 μF 大电容器，只留下 0201 封装中的 0.1 μF 小电容器。这将有助于降低解决方案成本并减少整体 PCB 面积。
LDO 远程感应可以发挥作用的一种应用是使用柔性扁平电缆 （FFC）。柔性线用于需要紧凑、灵活和可靠连接的地方。它们经常出现在移动设备中，连接显示器、触摸屏和摄像头，以节省空间和减轻重量。
在图 3 中，两块板通过柔性扁平电缆 （FFC） 连接。左侧板具有具有 Remote Sense 模式功能的 SLG51003。负载和 4.7 μF 电容器位于电路板右侧。GPIO1 信号也连接在右侧的负载附近，以监控负载电压。
图 3. 用于比较不同长度 FFC 的 LDO 调节的测试设置。
SLG51003的输入电压为 3.3 V，输出电压设置为 2.85 V。负载可调至 475 mA。在没有远程感应的默认 LDO 工作模式下，可以通过逐渐增加负载电流来观察输出电压降。
在远程采样模式下，VOUT 引脚上的压降得到补偿。
表 1 比较了四种不同 FFC 线长下 10 mA 和 475 mA 负载的带和不带远程感应模式的输出电压。
线长 （mm）
30
60
100
150
走线电阻 （mΩ)
67.6
98.8
144.8
202.7
无远程感应
VOUT @ 10 mA
2.85 伏
2.849 伏
2.848 伏
VOUT @ 475 mA
2.816 伏
2.802 伏
2.781 伏
2.753 伏
电压降
33.5 毫伏
47.3 毫伏
68 毫伏
97.4 毫伏
带远程感应
VOUT @ 10 mA
2.853 伏
VOUT @ 475 mA
2.847 伏
2.844 伏
2.839 伏
2.833 伏
电压降
6.2 毫伏
9 毫伏
13.9 毫伏
19.6 毫伏
图 4 绘制了带远程感应（实线）和无远程感应（虚线）的负载侧电压差 （∆VOUT）。
图 4.不同导线长度的带/不带远程感应的 LDO1 的压降比较。
电压差计算使用在 10 mA 负载下测得的电压作为基准。该图清楚地显示了远程采样如何补偿沿走线的电压降。
注： SLG51003 只能补偿 LDO1 输出走线上的电压降。GND 的寄生参数仍然会影响电路，并导致 LDO1 输出端出现一些电压降。因此，在这些类型的应用中，PCB 上正确的 GND 布线极为重要。
为了评估远程采样模式下的瞬态响应，对 LDO 施加受控的快速开关负载。这模拟了连接负载可能快速波动的真实场景。该测试评估了当负载电流快速增加或减少时，LDO 稳定其输出电压的速度和准确性。
负载瞬态测试的结果如图 5 和图 6 所示，有和没有远程感应。
图 5.LDO1 负载瞬态，无远程感应。
图 6.具有远程感应的 LDO1 负载瞬变。
根据上图，可以观察到，当启用 Remote Sense 模式时，电压尖峰比没有 Remote Sense 模式时大，但一旦电流稳定下来，电压降就会低得多。
图 7 显示了启动电流限制测试的结果。LDO1 的启动电流限值配置为 240 mA。向 VOUT1 施加 ~270 mA 的电阻负载电流，并使能 LDO1。
图 7.具有远程感应模式的 LDO1 启动电流保护。正如瞬态响应所示，具有远程感应功能的 LDO 在负载电流超过配置的启动限制时正确响应。
图 8 显示了功能电流限制测试的结果。使能 LDO1，然后向 VOUT1 施加 ~690 mA 的负载电流。
图 8.具有远程感应模式的 LDO1 功能电流保护的工作波形。尽管负载电流超过芯片的电流限制，但具有远程感应功能的 LDO 可提供功能性电流保护。
使用远程感应模式的另一个用例是负载远离 PCB 上的 IC。在较高电流下，电压降变得更加明显，具体取决于所使用的 VOUT 走线长度、宽度和铜面积。
具有不同走线长度的测试板如图 9 所示。SLG51003 的配置设置与之前使用 FFC 的测试设置相同。
图 9.用于比较不同长度 PCB 走线的 LDO 调节的测试设置。
表 2 显示，随着走线长度的增加，没有远程采样的负载两端的压降也会增加。
走线长度 （mm）
30
60
150
走线电阻 （mΩ）
27.7
33.1
48.3
无远程感应
VOUT @ 10 mA
2.851 伏
VOUT @ 475 mA
2.838 伏
2.835 伏
2.828 伏
电压降
13.3 毫伏
15.8 毫伏
23.2 毫伏
带远程感应
VOUT @ 10 mA
2.851 伏
VOUT @ 475 mA
2.845 伏
电压降
6.3 毫伏
如果没有远程感应，电压在最大电流为 475 mA 时会下降数十毫伏。但是，由于远程感应模式功能，可以补偿这种差异。使用远程感应模式时，每个给定距离的输出电压降都相同，并且明显小于没有此功能时。
图 10 绘制了不同 PCB 走线长度的负载电压差 （∆VOUT）。电压差是计算 10 mA 负载电压与其他负载电流点之间的电压差。
图 10.不同 PCB 走线长度的带/不带远程感应的压降的 LDO1 比较。该图清楚地表明 Remote Sense 模式成功补偿了走线上的压降。
如果您想开始测试 Remote Sense，请下载并安装 Go Configure Software Hub。然后，下载此示例设计文件，并使用 Go Configure Software Hub 打开它。您的屏幕应如图 11 所示。
图 11.加载示例 Remote Sense 设计文件后，转到 Configure Software Hub。您还可以完成以下步骤，以使用 SLG51003 评估板启用 LDO1 的远程感应功能：
1. 通过 USB 数据线将 EVB（带 SLG51003）连接到 PC。
2. 打开 Go Configure Software Hub 并选择 SLG51003。
3. 打开 LDO1 设置并启用远程感应功能，如图 12 所示。
图 12.Go Configure Software Hub 中的 LDO1 设置以启用远程感应。4. 将 GPIO1 配置为模拟输入。V 形DDIO远程采样模式下的电源电压应高于 VOUT1，但不能高于 VDD 系列电压。
5. 将 GPIO1 连接到负载或 PCB 上 VOUT1 电压电平需要满足应用要求并启用 LDO1 的任何其他点。
配置后，负载附近的电压将保持高精度，并且在 IC 和负载之间检测到的任何电压降都将得到补偿。
SLG51003 的远程感应模式增强了其高精度 LDO1 的性能，从而提高了整个负载的电压精度。此功能可通过 LDO 设置进行配置，为优化寄生效应可能影响性能的系统中的负载调节提供了有价值的工具。此外，SLG51003 的全面 Power GreenPAK 功能（包括 I2C 语言支持、GPIO、可配置性、状态指示灯和排序 — 确保各种项目应用的灵活性。
所有图片均由 Renesas Electronics 提供。
