分析新一代線性穩(wěn)壓器的嶄新應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，線性穩(wěn)壓器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。線性穩(wěn)壓器的用處很大，可以使用在很多場(chǎng)合?，F(xiàn)在，我們以LT3080芯片為例來介紹線性穩(wěn)壓器的新應(yīng)用。

LT3080 沒有任何折衷地實(shí)現(xiàn)了高性。該器件具有 1.2V 至 40V 的寬輸入電壓能力，滿負(fù)載時(shí)低壓差電壓僅為 300mV。寬 VIN 和 VOUT 能力、嚴(yán)格的電壓和負(fù)載調(diào)節(jié)、高紋波抑制、低噪聲、穩(wěn)定的 10uA 電流源基準(zhǔn)、用陶瓷、鋁或鉭電容器可穩(wěn)定、限流和熱限制功能、外部器件數(shù)少和并聯(lián)能力使該器件非常適用于現(xiàn)代多軌系統(tǒng)。

LT3080 采用各種耐熱增強(qiáng)型表面貼裝兼容封裝，包括扁平 (0.75mm) 8 引線 DFN (3mm x 3mm)、8 引線耐熱增強(qiáng)型 MSOP 和簡(jiǎn)單易用的 3 引線 SOT-223 封裝。這些封裝在沒有散熱器的表面貼裝應(yīng)用中都能散出 1W 至 2W 的熱量。此外，該器件還采用 TO-220 功率封裝，以適合安裝到散熱器上，用于較高功耗的應(yīng)用。

LT3080摒棄了電壓基準(zhǔn)，并采用一個(gè)基準(zhǔn)電流來設(shè)定輸出。如圖1所示，由單個(gè)電阻來設(shè)定穩(wěn)壓器中的一個(gè)電壓跟隨器的輸出。這使得熱量能夠在電路板上散播，從而免除了散熱器。此外，輸出晶體管的集電極是單獨(dú)引出的，因而允許插入一個(gè)與集電極相串聯(lián)的降壓電阻。這將把IC穩(wěn)壓器產(chǎn)生的部分功耗移動(dòng)至電路板上的一個(gè)電阻，從而進(jìn)一步地增強(qiáng)散熱效果，并免除了增設(shè)一個(gè)散熱器的需要。表1羅列了該穩(wěn)壓器的基本規(guī)格。

圖1 LT3080的基本工作原理

圖2示出了一對(duì)并聯(lián)的穩(wěn)壓器。雖然圖中僅示出了兩個(gè)穩(wěn)壓器，但如需提供更高的輸出電流，則可并聯(lián)任何數(shù)目的穩(wěn)壓器。所有的穩(wěn)壓器均將其輸入、其設(shè)定引腳和其輸出連接在一起。插入了一小段與輸出端相串聯(lián)的PC走線以充當(dāng)一個(gè)鎮(zhèn)流電阻，10～15mΩ的電阻便足以對(duì)穩(wěn)壓器的輸出進(jìn)行鎮(zhèn)流，并提供上佳的均流作用。輸出電壓以相同的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是，如今的電流不是10μA，而是N×10μA。當(dāng)并聯(lián)兩個(gè)穩(wěn)壓器時(shí)，對(duì)于每50kΩ的接地電阻，這將提供一個(gè)1V的輸出電壓。

圖2 LT3080的并聯(lián)運(yùn)作

也可以把LT3080與固定輸出穩(wěn)壓器相并聯(lián)，以增加單個(gè)器件的輸出電流。當(dāng)單個(gè)器件未能提供足夠的電流，或者由于系統(tǒng)變更的原因而需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)修改(以增大電源電流)時(shí)，這是很有用處的。

壓器由調(diào)壓電路、控制電路、及伺服電機(jī)等組成，當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化時(shí)，控制電路進(jìn)行取樣、比較、放大，然后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使調(diào)壓器碳刷的位置改變，通過自動(dòng)調(diào)整線圈匝數(shù)比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。容量較大的穩(wěn)壓器，還采用電壓補(bǔ)償?shù)脑砉ぷ鳌?/p>

圖3 增加一個(gè)固定穩(wěn)壓器的輸出電流[!--empirenews.page--]

同樣，必需采用15～20mΩ的鎮(zhèn)流電阻，以使兩個(gè)IC共享電流。但是，由于固定輸出穩(wěn)壓器LT1963-3.3并不具有一個(gè)“設(shè)定引腳”，我們必須提供一個(gè)用于連接LT3080的設(shè)定引腳的點(diǎn)。從固定穩(wěn)壓器的輸出端引出的一個(gè)分壓器可提供一個(gè)比固定輸出低4mV左右的電壓。如果沒有該偏移，則LT3080有可能供應(yīng)電流，從而強(qiáng)制輸出在輕負(fù)載或無負(fù)載條件下處于高電平狀態(tài)。

在輕負(fù)載時(shí)，LT3080的設(shè)定引腳電平保持為負(fù)值。當(dāng)固定穩(wěn)壓器和LT3080上的負(fù)載均增加時(shí)，鎮(zhèn)流電阻兩端的壓降將緩慢地接通LT3080，這樣就提供了輸出電流的一部分。當(dāng)鎮(zhèn)流電阻為20mΩ且總輸出電流為2A時(shí)，LT3080將供應(yīng)大約75%～80%的輸出電流。為了實(shí)現(xiàn)較為精密的輸出電流匹配，必須增加鎮(zhèn)流電阻。

在許多類型的應(yīng)用中，電流源都是很有用的組件。LT3080可提供一個(gè)具有極佳DC性能的“二端”電流源。由于LT3080必需含有一個(gè)輸出電容器(用于提供頻率補(bǔ)償)，因此使得該器件的適用性略有下降，原因是它不能用作一個(gè)AC電流源。不過，LT3080具有非常高的增益，因而允許利用小幅壓降來確定輸出電流，并產(chǎn)生非常高的DC輸出阻抗。

圖4 示出了兩種用于LT3080的“二端”電流源配置

在一個(gè)阻值為10kΩ的設(shè)定電阻兩端將產(chǎn)生約100mV的電壓降。這100mV電壓降也會(huì)出現(xiàn)在電流設(shè)定電阻的兩端，并把總輸出電流設(shè)定為0.1V除以輸出設(shè)定電阻阻值(加10μA)。如果需要，可以采用較高的壓降來改善準(zhǔn)確度。

圖5 面向通用型電源的跟蹤預(yù)穩(wěn)壓器

頻率補(bǔ)償利用一個(gè)連接在輸入引腳和輸出端之間的電容器來實(shí)現(xiàn)。通過按圖示的方法進(jìn)行頻率補(bǔ)償配置，流過電容器的電流將被包含在反饋環(huán)路之內(nèi)，而且不會(huì)作為電容出現(xiàn)在器件的兩端。如果輸入電壓發(fā)生變化，則電流將會(huì)由于電壓變化的原因而流過電容器。而且AC輸出阻抗將減少。LT3080的低設(shè)定電流以及穩(wěn)壓環(huán)路的高增益使其成為一款出色的電流調(diào)節(jié)器。憑借一個(gè)僅0.3mA的低靜態(tài)電流，該電路適合于低至1mA或高至1A的電流源。電流源的溫度系數(shù)是穩(wěn)壓器的溫度系數(shù)加上電阻阻值隨溫度而發(fā)生的變化所產(chǎn)生的任何漂移。

由于LT3080能夠在低至0V的電壓條件下運(yùn)作，因而使其成為通用型試驗(yàn)室電源的合適之選。然而，如果工作電壓范圍很高，圖5中的電路示出了一個(gè)與LT3080相連的開關(guān)預(yù)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器通過把輸入電壓控制在比輸出高大約1.5V的電平上而將功耗抑制在低至1.5W左右。

LT3080被連接至一個(gè)P溝道FET的柵極和源極。該P(yáng)溝道FET的“接通”門限設(shè)定了LT3080兩端的壓差電壓。P溝道FET的漏極與一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器的反饋引腳相連。

當(dāng)該電路被接通時(shí)，開關(guān)穩(wěn)壓器輸出將上升，直到流過P溝道FET的電流足以使反饋引腳(FB)的電壓升至1.2V為止，這會(huì)降低開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出。LT3080隨后將在其兩端加有約一個(gè)MOS門限電壓的條件下運(yùn)作。調(diào)整LT3080的設(shè)定電阻可設(shè)定輸出電壓，且輸入電壓將跟蹤比輸出高1.5V的電壓。

圖6示出了一款功耗更低的開關(guān)穩(wěn)壓器。這里采用的是一個(gè)PNP的射極-基極電壓，而不是P溝道FET的門限電壓。當(dāng)把多個(gè)LT3080器件并聯(lián)起來以提供高電流時(shí)，以確保在控制電路兩端具有足夠的工作電壓。同樣，開關(guān)穩(wěn)壓器將跟蹤輸出，而且輸出可被調(diào)節(jié)低至0V。

圖6 用于較高電流電源的預(yù)穩(wěn)壓器