選穩(wěn)壓器 電壓參考和電流參考哪種好？

概述

本文介紹了傳統(tǒng)分壓電阻調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓電路存在的缺點(diǎn)，并介紹了ADI公司的 電流參考型穩(wěn)壓器 。文章通過(guò)實(shí)例分析了ADI的降壓開關(guān)穩(wěn)壓器LT8625S和線性穩(wěn)壓器LT3045的應(yīng)用，并總結(jié)了電流參考型穩(wěn)壓器的 優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)要點(diǎn) 。

一般來(lái)說(shuō)， DCDC 開關(guān)穩(wěn)壓器 都是固定電壓輸出。通過(guò)添加電阻分壓電路，我們可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的效果。但是傳統(tǒng)的分壓電路， 電源精度受分壓電阻影響 ，調(diào)節(jié)電壓范圍受限，無(wú)法調(diào)節(jié)到0V。

本文介紹一種ADI新的技術(shù)，針對(duì)這兩個(gè)缺點(diǎn)，看看是如何解決的。1. 傳統(tǒng)分壓電阻調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓電路下圖是一個(gè)分壓電阻調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器電路的實(shí)例：這是一個(gè)降壓型 穩(wěn)壓電路 ，電源轉(zhuǎn)換器通常包含一個(gè)控制環(huán)路，以維持設(shè)定的輸出電壓。

圖 1. 傳統(tǒng)穩(wěn)壓器電路（圖片來(lái)源于ADI）右側(cè)的電阻（RFB1 和 RFB2）構(gòu)成一個(gè)分壓電路。將生成的輸出電壓，根據(jù)內(nèi)部參考電壓VREF，調(diào)節(jié)到指定電壓。一般情況下，輸出電壓無(wú)法調(diào)節(jié)到低于內(nèi)部參考電壓VREF。如果需要把輸出 電壓調(diào)整低至 0 伏。需要 在電阻分壓電路上，外加一個(gè)偏置正電壓源 （如下圖 紅框里 所示） ，用于調(diào)節(jié)輸出電壓。 該偏置正電壓源可由 線性穩(wěn)壓器 (LDO) 或 基準(zhǔn)電壓源 產(chǎn)生。

圖 2. 傳統(tǒng)穩(wěn)壓器電路，外加的偏置正電壓源連接這么做的話，依舊 電阻分壓器的電阻精度，以及偏置正電壓源精度會(huì)直接影響所產(chǎn)生的電源電壓精度。

2. ADI輸出電壓調(diào)節(jié)新方案

如下圖，電源輸出電壓直接反饋到芯片內(nèi)的誤差放大器。 輸出電壓通過(guò)連接到內(nèi)部電源的電阻（RSET）進(jìn)行調(diào)整。這種配置可將輸出電壓調(diào)整至 0V。

圖 3. 穩(wěn)壓器新架構(gòu)（圖片來(lái)源于ADI）另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是在低于 100kHz 的低頻下產(chǎn)生更少噪聲。 通過(guò)加入 CSET 電容，可平滑內(nèi)部電流源的低頻干擾，大大減少這些干擾。

 實(shí)例分析1：

ADI 的第三代 Silent Switcher ? 系列的新型降壓開關(guān)穩(wěn)壓器 LT8625S 用到了此技術(shù)。

圖 4 .ADI新型降壓開關(guān)穩(wěn)壓器LT8625S參考電壓： LT8625S 有一個(gè)精密的100 μ A 電流源從SET 引腳流出并連接到誤差放大器的同相輸入端。參考電壓等于SET引腳電流乘以RSET。我們只需要 1% RSET 電阻值, 就可以完成對(duì)于輸出電壓的設(shè)定。 下面是 輸出電壓與電阻對(duì)應(yīng)關(guān)系：

比如，想要實(shí)現(xiàn)0.8V輸出，可以將 8.25kΩ 與267kΩ 并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)（幾乎）正好為 8kΩ。當(dāng)然，為實(shí)現(xiàn)更高精度，可以使用 0.1% 的電阻。電流參考的 優(yōu)勢(shì)：與傳統(tǒng)穩(wěn)壓器中使用的電壓參考相比，使用電流參考的好處是穩(wěn)壓器始終以單位增益配置運(yùn)行， 與編程的輸出電壓無(wú)關(guān)。 這使得 LT8625S 具有獨(dú)立于輸出電壓的環(huán)路增益、頻率響應(yīng)和帶寬。 此外，由于不需要誤差放大器的增益將 SET 引腳電壓放大到更高的輸出電壓，因此 輸出負(fù)載調(diào)整率更嚴(yán)格。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：SET 引腳的任何漏電流都會(huì)導(dǎo)致輸出電壓產(chǎn)生誤差。所以，如果有必要，可以 使用高質(zhì)量絕緣材料制成的 PCB 板材， 比如特氟龍。SET 引腳是高阻抗節(jié)點(diǎn)，不需要的信號(hào)可能會(huì)耦合到 SET 引腳并導(dǎo)致不穩(wěn)定行為。在重負(fù)載電流下以最小輸出電容運(yùn)行時(shí)最明顯。通過(guò)一個(gè)小電容將 SET 引腳旁路到地可以解決這個(gè)問(wèn)題， 100nF就足夠了 ，這是最小推薦電容值。當(dāng)然大一點(diǎn)更好。對(duì)于需要更高精度或可調(diào)輸出電壓的應(yīng)用，SET 引腳可以由能夠吸收 100μA 的外部電壓源主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。將精密電壓參考連接到 SET 引腳可消除由于參考電流和 SET 引腳電阻容差而在輸出電壓中出現(xiàn)的任何誤差。更多內(nèi)容請(qǐng)看：LT8625S數(shù)據(jù)手冊(cè)

 實(shí)例分析2：

除了開關(guān)穩(wěn)壓器之外，ADI的線性穩(wěn)壓器, LT3045 ，也都采用了這種環(huán)路調(diào)節(jié)技術(shù)。同樣， 有一個(gè)精密的100 μ A 電流源從SET 引腳流出并連接到誤差放大器的同相輸入端。

圖 5 .ADI的線性穩(wěn)壓器,  LT3045同樣只需要 1% RSET 電阻值, 就可以完成對(duì)于輸出電壓的設(shè)定。 下面是 輸出電壓與電阻對(duì)應(yīng)關(guān)系：

電流參考的優(yōu)勢(shì)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)：采用電流參考的好處在于輸出電壓變化時(shí)，噪聲、PSRR 和瞬態(tài)性能不改變，且輸出負(fù)載調(diào)整率更嚴(yán)格。 同時(shí)，SET 引腳電阻應(yīng)采用精密電阻，防止漏電影響輸出電壓，在高濕度環(huán)境下可能需要在 SET 引腳進(jìn)行表面涂層以提供防潮屏障。

更多內(nèi)容請(qǐng)看：

LT3045數(shù)據(jù)手冊(cè)

更多產(chǎn)品：

LT3045開發(fā)板 , 一款具有可編程電流限制的 500mA 超低噪聲、超高電源抑制比（PSRR）低壓差（LDO）穩(wěn)壓器。在3.8V 至 20V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，LT3045 可提供最大 500mA 的輸出電流。除了具有超低噪聲和超高 PSRR 之外，該穩(wěn)壓器還提供可編程電源良好功能以及可編程電流限制，還可通過(guò)感測(cè) ILIM 引腳電壓實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)。從而， 助力縮短開發(fā)周期

總結(jié)：

最后：ADI 的輸出電壓調(diào)節(jié)新方案優(yōu)勢(shì)很明顯，它解決了傳統(tǒng)分壓電阻調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電路的問(wèn)題。 新的設(shè)計(jì)架構(gòu)，使得在低頻范圍內(nèi)產(chǎn)生更低的噪聲水平。而且，剩余的最小噪聲不依賴于設(shè)定的輸出電壓， 能更大范圍地調(diào)節(jié)電壓 。