用于電壓或電流調節的新調節器架構
發布時間：2009-7-19 13:33
發布者：李寬
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放棄電壓基準、用電流源取而代之，可以在能力、表現和可用性方面提供很大的好處。LT3080可以直接并聯，以實現更大的輸出電流，同時分散所產生的熱量，并允許使用全表面貼裝電路板。 一個新的器件LT3092克服了較早的兩端電流源的問題。它有好于1%的初始準確度和非常低的溫度系數。輸出電流可在0.5mA至200mA范圍內設置，電流調節典型值為 10ppm/V。這在1mA時提供100mW阻抗，或在100mA時提供1mW阻抗。幾乎與其它任何模擬集成電路都不同，已經采用了特殊設計方法來實現穩定工作，而無需電源旁路電容器，從而允許LT3092提供高AC阻抗以及高DC阻抗。瞬態和啟動時間大約為20ms。 一個精確的“0”TC 10mA內部電流源連接到一個功率運算放大器的同相輸入。該功率運算放大器在同相輸入端上的電壓提供一個低阻抗緩沖輸出。從同相輸入到地的單個電阻器設置輸出電壓或電流，而且如果這個電阻器設置為零，那么就產生零輸出。從零直到由輸入電源定義的最大值之間的任何輸出電壓都可以獲得。 就穩流器而言，一個小的電壓加到一個外部設置電阻器上(在這種情況下為20kW)，以產生200mV基準。這就給決定電流的電阻器R上加上了200mV電壓，那么總的電流就等于0.2V除以R(加上10mA)。該穩流器以約1.5V(跨其兩端)直到36V的電壓工作，而且由于其溫度穩定性高，所以電流調節極好。作為一個兩端電流源，負載可以在電路的正支路中，也可以在接地支路中。 一個基準電流源允許該調節器具有獨立于正輸入端阻抗或反饋衰減的增益和頻率響應。以前的調節器在輸出電壓被調節時，要經受環路增益和帶寬變化。請注意，輸出電壓或旁路調節時，環路增益都不變。輸出調節不是固定在一個輸出電壓的百分數上，而是一個固定的mV數。使用一個真正的電流源允許緩沖放大器的全部增益提供調節，而且一點都不需要這一增益來將基準放大為一個更高的輸出電壓。 并聯器件 正如前面提到的那樣，并聯以獲得更大的輸出電流，這解決了幾個問題。功耗可以在幾個調節器之間分散，因此系統電路板中不會產生熱點。如果所需要的電流大于單個調節器能提供的電流，那么可以非常容易地增加第二個調節器。與其它任何類型的調節器都不同，LT3080和LT3092的架構允許直接并聯。內部片上微調保持調節引腳和輸出之間的偏移電壓在幾mV之內。這允許通過將調節引腳和輸出引腳連接一起來并聯這些調節器。 調節引腳輸出和輸入引腳連接到一起。不管是在3端模式還是有一個獨立的VIN電源，這都是相同的。輸出同樣連接到一起，采用一小段PC走線作為鎮流電阻器以均衡電流。以mW/英寸為單位的PC走線電阻如表1所示。僅需要微小的一段用于鎮流。 這個新調節器的目標之一是，減輕表面貼裝電路板的熱量問題，消除對散熱器的需求。單獨提供輸出晶體管的集電極可以將LT3080的功耗分給內部功率晶體管和外部電阻器，如圖3所示。在這個例子中，一個2.9W的電阻器與輸出晶體管的集電極串聯。輸出晶體管的壓降僅為300mV，因此在外部電阻器兩端可能有幾V的壓降，從而最大限度地降低該IC的熱量。在滿負載時，該外部電阻器兩端大約有3V壓降，消耗的功率大約為3W。為了最大限度降低PC板的峰值溫度，這個電阻器可以分成幾個1W的電阻器，并分散在電路板各處，從而允許熱量非常容易地散出。 降低LT3092的功耗 就大的設置電流和高電壓而言，LT3092中有相當大的功耗。例如，30V和100mA等于3W功耗，視PC板的熱阻不同而有所變化，這可能引起溫度大幅上升。一個外部電阻器可以將一部分功率轉移到該電阻上，降低LT3092的功耗。圖4顯示的基本電流源從該器件的輸入到輸出有一個電阻器RX。只要總電流大于通過RX的電流，調節就不受損害，電流源阻抗就不變。 為實現良好調節和確保合理的容限，該器件在最大電壓時，經過RX的電流不應該高于所希望電流的90%。圖中的公式顯示如何選擇RX，以便通過RX的電流始終保持至少10%流經LT3092。這通過將一些功率轉移到外部電阻器上，降低了最大內部功率。結果是極大地降低了器件的功耗以及減小了溫度的上升。增加這個外部電阻器，對電路性能產生微不足道的影響。 結論 一種新的調節器架構為分散熱量和電流調節提供了解決方案。這些新的調節器是在大批量雙極型制造設施制造，具有優于以前器件的性能。對電壓、負載和溫度的調節是卓越的，而且即使存在一個復雜的內部反饋電路，獨特的設計方法已經使該器件可以在沒有旁路電容器的情況下工作。 |
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