选稳压器 电压参考和电流参考哪种好?

选稳压器 电压参考和电流参考哪种好?
2024年12月06日 11:39 EETOP

来源:EETOP

概述

本文介绍了传统分压电阻调节的稳压电路存在的缺点,并介绍了ADI公司的电流参考型稳压器。文章通过实例分析了ADI的降压开关稳压器LT8625S和线性稳压器LT3045的应用,并总结了电流参考型稳压器的优势和设计要点

一般来说,DCDC开关稳压器都是固定电压输出。通过添加电阻分压电路,我们可以实现调节输出电压的效果。但是传统的分压电路,电源精度受分压电阻影响,调节电压范围受限,无法调节到0V。

本文介绍一种ADI新的技术,针对这两个缺点,看看是如何解决的。

1. 传统分压电阻调节的稳压电路

下图是一个分压电阻调节的稳压器电路的实例:

这是一个降压型稳压电路,电源转换器通常包含一个控制环路,以维持设定的输出电压。

图 1. 传统稳压器电路(图片来源于ADI)图 1. 传统稳压器电路(图片来源于ADI)

右侧的电阻(RFB1 和 RFB2)构成一个分压电路。将生成的输出电压,根据内部参考电压VREF,调节到指定电压。一般情况下,输出电压无法调节到低于内部参考电压VREF。

如果需要把输出电压调整低至 0 伏。需要在电阻分压电路上,外加一个偏置正电压源(如下图红框里所示),用于调节输出电压。该偏置正电压源可由线性稳压器 (LDO)或 基准电压源产生。

图 2. 传统稳压器电路,外加的偏置正电压源连接图 2. 传统稳压器电路,外加的偏置正电压源连接

这么做的话,依旧电阻分压器的电阻精度,以及偏置正电压源精度会直接影响所产生的电源电压精度。

2. ADI输出电压调节新方案

如下图,电源输出电压直接反馈到芯片内的误差放大器。输出电压通过连接到内部电源的电阻(RSET)进行调整。这种配置可将输出电压调整至 0V。

图 3. 稳压器新架构(图片来源于ADI)图 3. 稳压器新架构(图片来源于ADI)

另一个优势是在低于 100kHz 的低频下产生更少噪声。通过加入 CSET 电容,可平滑内部电流源的低频干扰,大大减少这些干扰。

实例分析1:

ADI的第三代 Silent Switcher®系列的新型降压开关稳压器 LT8625S用到了此技术。

图 4 .ADI新型降压开关稳压器LT8625S图 4 .ADI新型降压开关稳压器LT8625S

参考电压:LT8625S 有一个精密的100µA电流源从SET 引脚流出并连接到误差放大器的同相输入端。参考电压等于SET引脚电流乘以RSET。

我们只需要1% RSET 电阻值, 就可以完成对于输出电压的设定。下面是输出电压与电阻对应关系:

比如,想要实现0.8V输出,可以将 8.25kΩ 与267kΩ 并联来实现(几乎)正好为 8kΩ。当然,为实现更高精度,可以使用 0.1% 的电阻。

电流参考的优势:

与传统稳压器中使用的电压参考相比,使用电流参考的好处是稳压器始终以单位增益配置运行,与编程的输出电压无关。这使得 LT8625S 具有独立于输出电压的环路增益、频率响应和带宽。此外,由于不需要误差放大器的增益将 SET 引脚电压放大到更高的输出电压,因此输出负载调整率更严格。

设计要点:

SET 引脚的任何漏电流都会导致输出电压产生误差。所以,如果有必要,可以使用高质量绝缘材料制成的 PCB 板材,比如特氟龙。

SET 引脚是高阻抗节点,不需要的信号可能会耦合到 SET 引脚并导致不稳定行为。在重负载电流下以最小输出电容运行时最明显。通过一个小电容将 SET 引脚旁路到地可以解决这个问题,100nF就足够了,这是最小推荐电容值。当然大一点更好。

对于需要更高精度或可调输出电压的应用,SET 引脚可以由能够吸收 100μA 的外部电压源主动驱动。将精密电压参考连接到 SET 引脚可消除由于参考电流和 SET 引脚电阻容差而在输出电压中出现的任何误差。

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