背景

負電源軌與主要的 IC 構(gòu)件配合使用，例如：數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、運算放大器和 GaAs FET 偏置電路等。對稱的電源 (軌) 可處理 AC 信號，并且不會產(chǎn)生 DC 偏移。顯然，假如僅存在一個正電源軌，那么輸出信號通常只能采取正值 (取決于電路拓撲);然而，如果有了正電源軌和負電源軌，則輸出信號就可從負電壓擺動至正電壓。再者，在諸如過程控制等實際信號為雙極型的應(yīng)用中，負電源是很重要的。以電動機控制為例，正電壓會引起“順時針”旋轉(zhuǎn)，負電壓將引起“逆時針”旋轉(zhuǎn)，而電壓振幅則控制著電動機轉(zhuǎn)速的高低。

負 LDO 可精巧地為負電源軌提供干凈的電源。有很多種負 LDO 應(yīng)用，包括：

l 軍事 - 雷達、聲納、熱成像儀、監(jiān)控系統(tǒng)

l 工業(yè) - CCD 和 IR 攝像機、實驗室 / 測試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、血液 / 血糖設(shè)備、電機、振動控制、功率分析儀

l 醫(yī)療 - MRI 設(shè)備、牙科 X 光系統(tǒng)、超聲波設(shè)備、血液分析儀、內(nèi)窺鏡

l 通信 - 光學(xué)模塊、光纖收發(fā)器

l 汽車 - 天線

l RF 應(yīng)用 - 雷達、光學(xué)收發(fā)器、功率放大器、高精度儀表

傳統(tǒng)上，高性能負輸出開關(guān)穩(wěn)壓器或負輸出充電泵一直在這些應(yīng)用中使用，其可提供較低的輸出電壓和極少的熱堆積。不利的一面則通常是成本、復(fù)雜性 (在某些場合) 和輸出噪聲。然而，憑借改進的 LDO 設(shè)計方法 (包括用于實現(xiàn)較高工作效率的較低基準(zhǔn)電壓和較低壓差電壓)，低壓差穩(wěn)壓器在此類應(yīng)用的使用率如今會不斷地提高。此外，有些負電源軌還需要進行準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，而且，低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)及優(yōu)良的電源抑制在許多場合中也是期望的特性。

上述問題的一種理想解決方案將是具有中高級電流能力和寬輸入 / 輸出電壓范圍的低噪聲負 LDO。凌力爾特推出了一款旨在解決此類問題的新產(chǎn)品。

1.5A 低噪聲負 LDO

LT3015 是一款 1.5A 負低壓差線性穩(wěn)壓器，其具有快速瞬態(tài)響應(yīng)、低噪聲和精準(zhǔn)電流限值。憑借其 -1.8V 至 -30V 的寬輸入電壓范圍及 -1.220V 至 -29.5V 的可調(diào)輸出電壓，該器件的共發(fā)射極 NPN 功率晶體管設(shè)計只需單個電源，并實現(xiàn)了一個 310 mV (滿負載時的典型值) 的低壓差電壓。在 10Hz 至 100kHz 帶寬范圍內(nèi)，輸出電壓噪聲僅為 60μVRMS。LT3015 具有 1.1mA 的工作電流，并在停機時減至 <1μA。另外，在出現(xiàn)壓降時靜態(tài)電流也得到了很好的控制。LT3015 可作為凌力爾特其中一個廣受歡迎之正 LDO (1.5A LT1963A) 的負補充器件，非常適合于負邏輯電源、低噪聲儀表、工業(yè)電源以及后置穩(wěn)壓開關(guān)電源。

LT3015 的基準(zhǔn)放大器拓撲可提供精準(zhǔn)的 DC 特性，并用極寬范圍的輸出電容器 (包括小型和低成本的陶瓷輸出電容器) 提供良好的環(huán)路穩(wěn)定性。該器件采用僅為 10μF 的輸出電容器可實現(xiàn)穩(wěn)定。不必增加在使用其他很多穩(wěn)壓器時常見的串聯(lián)電阻 (ESR)，就可以使用這些纖巧的外部電容器。LT3015 具有雙向停機功能，允許該器件以正或負邏輯電平工作。此外，由于 LT3015 的高停機門限準(zhǔn)確度，/SHDN 引腳還可用來為穩(wěn)壓器輸入電源設(shè)定一個可編程欠壓閉鎖 (UVLO) 門限。該 IC 的內(nèi)部保護電路包括反向輸出保護、具折返的精準(zhǔn)電流限制 (用于將功率晶體管保持在其安全工作區(qū)內(nèi)) 及具遲滯的熱限制。

圖 1：LT3015 的典型應(yīng)用電路

LT3015 可提供具背部散熱襯墊的扁平 (僅高 0.75mm) 3mm x 3mm 8 引腳 DFN 封裝、具背部散熱襯墊的 12 引腳 MSOP 封裝、通孔 TO-220 功率封裝和表面貼裝型 DD-Pak 功率封裝。工作結(jié)溫最寬可達 -55°C 至 +125°C (取決于器件等級)。

冷卻特性

LT3015 的創(chuàng)新設(shè)計提供了多項可在任何設(shè)計中實現(xiàn)簡單和高性能的特性。高增益帶寬誤差放大器可提供快速瞬態(tài)響應(yīng)和高電源抑制比 (PSRR)。此外，該器件的 PSRR 性能指標(biāo)相比于領(lǐng)先的正 PNP LDO 穩(wěn)壓器改善了 4倍，并且甚至到 10MHz 頻率下都保持了很高的抑制水平 (>25dB)，見圖 2 和圖 3。

圖 2：LT3015 的瞬態(tài)響應(yīng)

圖 3：LT3015 的輸入紋波抑制

在 LDO 由一個前端開關(guān)電源供電的應(yīng)用中，LT3015 的 ±15% 精準(zhǔn)電流限值是特別有幫助。該精度可實現(xiàn)嚴格的調(diào)節(jié)并對電感器大小具有限制作用，便于縮小解決方案尺寸。LT3015 實現(xiàn)了低輸出電壓噪聲 (60μVRMS)，但并不需要像大多數(shù)低噪聲穩(wěn)壓器常見的那樣采用一個外部旁路電容器，從而簡化了設(shè)計。