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          介紹低壓差穩(wěn)壓器的基本結(jié)構(gòu)和使用技巧

          作者: 時間:2012-11-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          路可能需要ESR集中在某個窗口范圍內(nèi)以確保LDO工作在對于所有輸出電流都穩(wěn)定的區(qū)域(見圖5)。


          圖5. 穩(wěn)定性隨輸出電流IOUT和負(fù)載電容的ESR變化

            雖然原則上選擇具有合適ESR的合適電容器(要求頻率響應(yīng)曲線在穿過0 dB之前下降得足夠快,并且在達(dá)到相關(guān)極點(diǎn)P2之前向低于0 dB增益方向減小得足夠滿)非常困難。實(shí)際考慮還會增加更多的困難:ESR隨著產(chǎn)品型號變化;大批量生產(chǎn)使用的最小電容值需要進(jìn)行基準(zhǔn)測試,包括最小環(huán)境溫度和最大負(fù)載的極端條件。電容器類型的選擇也很重要。最合適的電容器是鉭電解電容器,盡管具有大容量的鉭電解電容器尺寸很大。鋁電解電容器的尺寸很小,但其ESR在低溫時會變差,并且在-30°C以下無法正常工作。多層陶瓷電容器類型無法為普通的LDO提供足夠的電容(但是它們適合于anyCAP系列LDO設(shè)計,請閱讀下面的內(nèi)容)。

            ADI公司的anyCAP系列LDO

            目前實(shí)現(xiàn)LDO相當(dāng)容易,因?yàn)椴捎肁DI公司的anyCAP LDO體系結(jié)構(gòu)可提高與相關(guān)的直流(DC)和交流(AC)性能。顧名思義,anyCAP LDO體現(xiàn)了它對于電容器的尺寸及其ESR都要求不高,從而允許使用種類盡可能多的輸出電容器。雖然這種體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展并且在市場上提供越來越多的,但是了解這種體系結(jié)構(gòu)如何簡化穩(wěn)定性問題(見圖6)可能會對您有所裨益。


          圖6. anyCAP LDO的簡化原理圖

            anyCAP系列LDO,包括100 mA低靜態(tài)電流ADP33701和200 mA低靜態(tài)電流ADP33312,使用低達(dá)0.47 ?F輸出電容可以保持穩(wěn)定,從而允許使用任何類型的優(yōu)質(zhì)電容器(包括小尺寸多層陶瓷電容器)。ESR根本不是問題。

            圖6所示的原理圖示出了一個環(huán)路如何提供穩(wěn)壓和基準(zhǔn)電壓功能。用外部R1-R2分壓電阻檢測輸出電壓,然后輸出電壓通過二極管D1和R3-R4分壓電阻反饋回高增益放大器的輸入。當(dāng)達(dá)到平衡時,放大器產(chǎn)生一個很大的、可重復(fù)的、容易控制的偏移電壓,該電壓是與絕對溫度成比例(PTAT)的 。PTAT電壓與熱敏二極管電壓降相結(jié)合一起構(gòu)成隱含的基準(zhǔn)電壓,該基準(zhǔn)電壓是不受溫度影響的虛擬帶隙式電壓。

            此放大器的輸出連接到一個同相驅(qū)動器以控制調(diào)整管,利用米勒極點(diǎn)分離的補(bǔ)償方法降低對負(fù)載電容器的電容值、電容器類型和ESR的要求。極點(diǎn)分離方法的另外一個優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)異的電源噪聲抑制和很高的穩(wěn)壓器增益,從而可提供非常高的精度和優(yōu)異的輸入電源調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。

            問: 您可以介紹一下ADI公司的LDO系列產(chǎn)品嗎?

            答: 當(dāng)然,選擇LDO要根據(jù)電源電壓范圍、負(fù)載電壓和所需的最大壓差。不同器件的主要差別集中在功耗、效率、價格、容易使用以及各種技術(shù)指標(biāo)和提供的封裝形式。

            ADI公司幾年來一直為市場提供流行的ADP33xx anyCAP系列LDO。它們采用BiCMOS工藝和PNP調(diào)整管,因此具有很好的穩(wěn)壓性能和上述許多優(yōu)點(diǎn),但其價格發(fā)展趨勢比CMOS器件有些貴。

            一些新設(shè)計,例如ADP17xx系列,完全基于CMOS工藝制造并且使用PMOS調(diào)整管,因而允許以低成本生產(chǎn)LDO,但其犧牲了線性穩(wěn)壓器的性能。該系列穩(wěn)壓器可以適應(yīng)多種輸出電容,但它們?nèi)匀恍枰辽? μF的電容和≤500 mΩ的ESR。例如,150 mA的ADP1710和ADP1711使用1μF很小的陶瓷輸出電容器就可以適應(yīng)穩(wěn)定地工作,從而具有優(yōu)良的瞬態(tài)性能同時占用最小的印制電路板(PCB)面積;300 mA的ADP1712,ADP1713和ADP1714可使用≥2.2 μF的電容器。

            以上兩個系列穩(wěn)壓器都具有在0.75 V~3.3 V范圍內(nèi)16個固定輸出電壓選擇和在0.8 V~5 V范圍內(nèi)可調(diào)輸出電壓選擇。隨輸電線電壓、負(fù)載和溫度變化輸出電壓精度優(yōu)于±2%。ADP1711和ADP1713固定輸出電壓穩(wěn)壓器允許外部連接一個基準(zhǔn)電壓旁路電容器,以減小輸出電壓噪聲并且提高電源抑制比。ADP1714具有跟蹤功能,它允許輸出電壓跟隨一個外部電壓或基準(zhǔn)電壓。ADP1710和ADP1711在額定負(fù)載下的壓差是150 mV;ADP1712,ADP1713和ADP1714則為170 mV。它們的電源抑制(PSR)很高(1 kHz時為69 dB和72 dB),并且功耗很低(負(fù)載電流為100 μA時其接地電流為40 μA和75 μA)。

            圖7示出了ADP1710在輸入電容CIN=1 μF和輸出電容COUT=1μF以及ADP1711在CIN=22μF和COUT=22 μF幾乎滿負(fù)載條件下的典型瞬態(tài)響應(yīng)比較。


          圖7. ADP1710和ADP1711的瞬態(tài)響應(yīng)

            兩系列穩(wěn)壓器工作溫度范圍為-40°C~+125°C,都采用5引腳TSOT超小封裝,該封裝是一種滿足各種電源要求的超小封裝解決方案。


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