บอกลา 78L05 และ AMS1117 กับ TPS7E71 LDO ยุคใหม่ กรองสัญญาณรบกวนเนียน กินไฟต่ำพิเศษ

Highlight

ไอซีคุมไฟประสิทธิภาพสูง: Texas Instruments (TI) เปิดตัว TPS7E71 Low-Dropout (LDO) Regulator ขนาดกะทัดรัด รองรับแรงดันขาเข้ากว้าง 3V ถึง 30V
ประหยัดพลังงานสุดขีด: กระแสไฟฟ้าขณะสแตนด์บาย (Ultra-low $I_Q$) ต่ำเพียง 2.8 µA เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องเปิดทำงานตลอดเวลา (Always-on) และระบบที่ไวต่อพลังงาน
เสถียรและแม่นยำ: ให้ความแม่นยำ ±1.2% ทนทานต่อสภาวะโหลดและอุณหภูมิ รองรับกระแสเอาต์พุตสูงสุด 150 mA พร้อมค่า PSRR สูง ช่วยกรองสัญญาณรบกวนได้ดีเยี่ยม

In Detail

เคยเจอปัญหาอุปกรณ์ประเภท Sensor Node หรือระบบ Home Automation ที่ต้องเปิดสแตนด์บายทิ้งไว้ตลอด 24 ชั่วโมง แต่แบตเตอรี่กลับหมดไวอย่างน่าประหลาดไหม? ส่วนหนึ่งเกิดจาก “กระแสแฝง” หรือ Quiescent Current ($I_Q$) ของอุปกรณ์คุมแรงดันไฟฟ้า (Regulator) ที่ค่อยๆ สูบพลังงานไปเรื่อยๆ แม้ในตอนที่ระบบไม่ได้ประมวลผลอะไรเลย Texas Instruments จึงได้ออกแบบ TPS7E71 เข้ามาแก้ปัญหานี้ เพื่อเป็นหัวใจสำคัญในการจัดการพลังงานให้ใช้งานได้ยาวนานยิ่งขึ้น

ในระบบอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและระบบบ้านอัจฉริยะ การแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายสูง (เช่น แบตเตอรี่อุตสาหกรรม หรืออะแดปเตอร์) ลงมาเป็นแรงดันต่ำสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นเรื่องปกติ LDO Regulator จึงเป็นตัวเลือกยอดนิยมเนื่องจากออกแบบง่าย มีสัญญาณรบกวนต่ำ และใช้พื้นที่บนบอร์ดน้อย

LDO ทั่วไปในท้องตลาดมักจะมีข้อจำกัดแบบ “ได้อย่างเสียอย่าง” เช่น หากรองรับแรงดันขาเข้าได้สูง มักจะมีค่า $\large I_Q$ ที่สูงมากตามไปด้วย ทำให้สูญเสียพลังงานในรูปแบบความร้อนและกินไฟแบตเตอรี่ตลอดเวลา หรือหากเลือก LDO ที่กินไฟต่ำ แรงดันขาเข้ากลับรับได้จำกัด นอกจากนี้ วงจรแปลงไฟมักเผชิญปัญหาระดับสัญญาณรบกวน (Noise) จากแหล่งจ่ายไฟหลัก ซึ่งส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของเซนเซอร์และส่วนประมวลผล

TPS7E71 เข้ามาทลายข้อจำกัดดังกล่าว โดยรองรับแรงดันขาเข้าได้กว้างถึง 3V ถึง 30V ในขณะที่จ่ายกระแสขาออกได้สูงสุด 150 mA มีตัวเลือกแรงดันขาออกทั้งแบบคงที่ (1.8V ถึง 12V) และแบบปรับค่าได้ (1.2V ถึง 28V) การนำชิปนี้ไปใช้ในอุปกรณ์ IoT หรือระบบความปลอดภัยในบ้าน จะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้นานขึ้นหลายเท่าตัว ลดความถี่ในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ และทำให้ระบบทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวน

ด้วยการออกแบบภายในที่ล้ำสมัย TPS7E71 สามารถลดกระแส $\large I_Q$ ลงเหลือเพียง 2.8 µA (ขณะ $\large I_{OUT}$ = $\large 0\text{ mA}$) ทำให้แทบไม่สูญเสียพลังงานในขณะสแตนด์บาย นอกจากนี้ยังมาพร้อมค่า PSRR (Power Supply Rejection Ratio) สูงถึง 70 dB ที่ 1 kHz และ 45 dB ที่ 100 kHz ซึ่งหมายถึงความสามารถในการ ลดทอนสัญญาณรบกวนที่มากับแรงดันไฟขาเข้า ก่อนส่งต่อไปยังวงจรด้านเอาต์พุตได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีแรงดันตกคร่อม (Dropout Voltage) ต่ำเพียง 450 mV (Typical) ที่กระแส 150 mA และทำงานได้เสถียรร่วมกับคาปาซิเตอร์เซรามิกขนาดตั้งแต่ 2.2 µF ขึ้นไป (ช่วง ESR 0 Ω ถึง 1 Ω)

Bunpajarn Insight

พารามิเตอร์ / คุณสมบัติ	TI TPS7E71	AMS1117	MCP1703A	78L
Input Voltage $\large (V_{IN})$	3V ถึง 30V	4.75V ถึง 12V	2.7V ถึง 16V	6V ถึง 30V+
Quiescent Current $\large (I_Q)$	2.8 µA	5 mA – 10 mA	~2.0 µA	~3 mA ถึง 6 mA
Output Current $\large (I_{OUT})$	150 mA	800 mA – 1A	250 mA	100 mA
Output Accuracy	±1.2%	±1.0% ถึง ±1.5%	±3.0%	±5.0%
Dropout Voltage	460 mV @ 150mA	~1.1V – 1.3V @ 800mA	625 mV @ 250mA	~1.7V
จุดเด่น	สมดุลสุด $\large I_Q$ ต่ำ + แรงดันสูง + PSRR สูง	จ่ายกระแสสูง ราคาถูก นิยมในโมดูลทั่วไป	$\large I_Q$ ต่ำมาก แต่ทนแรงดันขาเข้าได้จำกัด	ราคาถูกมาก หาซื้อง่าย เป็นชิปยุคคลาสสิก

1. เปรียบเทียบกับ Regulator ยุคเก่า (เช่น ตระกูล 7805):

• Regulator แบบคลาสสิกอย่าง 78L05 มีค่า Quiescent Current อยู่ที่ประมาณ 3–6 mA ขณะที่ TPS7E71 ใช้กระแสเพียง 2.8 µA ในโหมดไม่มีโหลด จึงลดกระแสสูญเสียของตัว Regulator ได้ราว 1,000 เท่า ทำให้ระบบที่อยู่ในโหมด Standby เป็นเวลานานมีการใช้พลังงานต่ำลงอย่างมีนัยสำคัญ

2. เปรียบเทียบกับ High Voltage $\large \textbf I_Q$ต่ำ

• เทียบกับ MCP1703A แม้ MCP1703A จะมี $\large I_Q$ ต่ำใกล้เคียงกัน ($\large ~2.0\,\mu\text{A}$) แต่ทนแรงดันขาเข้าได้เพียง $\large 16\text{V}$และมีค่า PSRR ต่ำ สัญญาณรบกวนข้ามไปฝั่งเอาต์พุตได้ง่าย ในขณะที่ TPS7E71 ทนไฟได้ถึง $\large 30\text{V}$และให้ PSRR สูงถึง $\large 70\text{dB}$

ข้อดี (Pros):

• Ultra-low $\large \textbf I_Q$ + High PSRR หายากใน LDO แรงดันสูงที่จะทำค่า $\large I_Q$ ได้ $\large 2.8\,\mu\text{A}$ แต่ยังรักษาค่า PSRR ไว้ได้สูงถึง $\large 70\text{dB}$ ที่ $\large 1\text{kHz}$
• Thermal Package Options: มีแพ็กเกจ 6-pin WSON (DRV) ที่มี $\large R_{\theta JA}$ ต่ำเพียง $\large 90.2^\circ\text{C/W}$ ช่วยให้ระบายความร้อนได้ดีกว่าแพ็กเกจ SOT-23
• Extended Temp Range: รุ่น M-Version รองรับอุณหภูมิได้สูงถึง $\large +150^\circ\text{C}$ ตอบโจทย์งาน Industrial และ Automotive

ข้อควรระวัง (Cons & Design Considerations):

• ข้อจำกัดเรื่องความร้อนจาก Thermal Dissipation: หากป้อน $\large V_{IN} = 24\text{V}$ แล้วแปลงเป็น$\large V_{OUT} = 3.3\text{V}$ ที่กระแสเต็ม $\large 150\text{mA}$ จะเกิดกำลังสูญเสียความร้อน $\large P_D = (24 – 3.3) \times 0.15 = 3.105\text{ W}$ นั่นหมายความว่า LDO ต้องเปลี่ยนพลังงานประมาณ 3.1 W เป็นความร้อน ซึ่งถือว่าสูงสำหรับการใช้งานในแพ็กเกจขนาดเล็ก
• ไม่เหมาะกับโหลดกระชากสูง: กระแสสูงสุด เหมาะกับ MCU/Sensors แต่ไม่เพียงพอสำหรับโมดูล Wi-Fi/4G ที่ต้องการ Peak Current ระดับ $\large 500\text{mA}\text{–}1\text{A}$ ขึ้นไป

Bunpajarn News
Product Page : TPS7E71 | TI.com

---

Bunpajarn | Learn • Share • Grow Together.
พื้นที่สำหรับคนที่รักและสนใจ Electronics & Embedded