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并聯線性穩壓器電子元器件分散功耗和熱量

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并聯線性穩壓器電子元器件分散功耗和熱量

2019-11-06

并聯線性穩壓器電子元器件分散功耗和熱量

  30多年以來,基本的3端子穩壓器一直是設計師工具箱中的基本構件,而且其基本架構沒有任何重大改變。運用一個固定電壓基準,電阻分壓器將輸出電壓提高到所希望的值。這類穩壓器是非常容易使用的器件,因此也非常流行,但是這種簡單架構有一些固有的缺點。


  使用傳統線性穩壓器的缺點之一是,低輸出電壓受到穩壓器基準電壓的限制。另一個缺點是,不容易通過并聯器件來提高可用輸出電流或分散功耗。為了在多個穩壓器之間分配負載,或者必須增加大的鎮流電阻器,這會導致負載調節誤差,又或者用由輸入檢測電阻器和運算放大器環路組成的復雜電路來平衡負載,這必然破壞了本來想運用看似簡單的線性穩壓器實現簡單性的承諾。


  不過,如果去掉電壓基準,用一個的電流源取而代之,結果會怎么樣呢?這樣產生的電路令人難以置信地簡單,如圖1所示的方框圖。一個的電流源連接到放大器的非負輸入,輸出驅動一個大的NPN傳遞組件,然后再連接至放大器的負輸入,以提供單位增益。給年資久遠的線性穩壓器器件引入這一小小的改變之后,會在通用性和性能方面產生巨大的好處。


并聯線性穩壓器分散功耗和熱量



  現在,在這種新架構中,若要并聯穩壓器,將每個SET引腳連接到一起即可,這為所有誤差放大器提供了一個共用的基準點,從而僅用毫歐姆量級的鎮流電阻器就能平衡任何器件至器件的失調偏差。突然之間,無論需要多少器件,都可以非常容易地在器件之間分散功耗,類似地,輸出電流也可以按需擴大。這種架構的美妙之處在于僅用一個電阻器就能為所有穩壓器提供基準點,無論使用了一個、10個還是100個穩壓器。此外,該架構允許零電阻等于零輸出,從而不再有固定基準電壓以限制可用輸出電壓范圍的低端。


  新架構的好處


  LT3080 1.1A線性穩壓器是一款運用電流源架構的線性穩壓器,使它可通過并聯任何數量的LT3080以產生大電流、表面貼裝電源成為可能。LT3083與LT3080相似,具備類似的高性能規格,但是輸出電流能力提高為3A。這種新架構具備大量性能優勢。頻率響應和負載調節是固定的


  運用傳統線性穩壓器,當通過電阻分壓器改變輸出電壓時,增益和帶寬會隨之改變。將穩壓器的反饋引腳旁路會影響環路響應。負載調節幅度不是一個固定值,不過當電阻分壓器累積任何電壓偏差時,負載調節幅度在輸出中所占百分比是固定的。此外,該電阻分壓器也會導致累積基準電壓噪聲。


  運用電流源和單位增益緩沖器,則可消除這些缺點。既然誤差放大器始終處于單位增益狀態,那么頻率響應就不會作為輸出電壓的函數而改變,或者也不會隨著跨基準點兩端實施旁路而改變。負載調節幅度現在是一個固定值,而不管輸出電壓大小。既然旁路不會影響環路響應,那么兩個噪聲源就都消除了:運用單個電容器就可以抑制基準電流噪聲和電阻器散射噪聲。這樣在輸出端就只剩下誤差放大器噪聲了,而且無論輸出電壓大小,這個噪聲都保持在固定值上。


  DC特性


  LT3083的DC特性與原來的LT3080是相同的。LT3083將NPN傳遞器件的集電極分離出來,以大限度地降低功耗。就誤差放大器而言,負載調節幅度一般低于1mV,在50uA基準電流時接近不可計量。就基準電流而言,電壓調節不到0.0002%/V,就誤差放大器失調而言,電壓調節的典型值為2μV/V?;鶞孰娏鞯臏囟忍匦苑浅3錾?,在整個工作節溫范圍內一般保持在0.2%以內,如圖2所示。


  SET PIN CURRENT:SET引腳電流


  TEMPERATURE:溫度


  LT3083還提供了凌力爾特器件眾所周知的各種保護功能:具有安全工作區保護的電流限制功能可避免器件在短路情況下受損;熱限制功能則可在功率耗散過大的情況下使器件處于安全狀態。


 AC特性


  不要認為,在努力實現高DC性能的過程中要犧牲LTC3083的AC特性。LTC3083的瞬態響應非常出色,輸出電容低至10uF??墒褂眯⌒吞沾呻娙萜鞑o需增加ESR??缁鶞孰娮杵魇褂靡粋€旁路電容器,可提供慢啟動功能;輸出電壓跟隨RC時間常數,而該常數由SET電阻器和旁路電容器設定。將器件并聯還可提供噪聲性能方面的優勢。將多個LT3083穩壓器并聯,可降低輸出噪聲,這與將n個運算放大器并聯就能以√n為系數降低噪聲是一樣的。


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