隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,線(xiàn)性穩壓器在各個(gè)領(lǐng)域的應用。線(xiàn)性穩壓器的用處很大,可以使用在很多場(chǎng)合,F在,我們以L(fǎng)T3080芯片為例來(lái)介紹線(xiàn)性穩壓器的新應用。
LT3080沒(méi)有任何折衷地實(shí)現了高性能。該器件具有1.2V至40V的寬輸入電壓能力,滿(mǎn)負載時(shí)低壓差電壓僅為300mV.寬VIN和VOUT能力、嚴格的電壓和負載調節、高紋波抑制、低噪聲、穩定的10uA電流源基準、用陶瓷、鋁或鉭電容器可穩定、限流和熱限制功能、外部器件數少和并聯(lián)能力使該器件非常適用于現代多軌系統。
LT3080采用各種耐熱增強型表面貼裝兼容封裝,包括扁平(0.75mm) 8引線(xiàn)DFN (3mm x 3mm)、8引線(xiàn)耐熱增強型MSOP和簡(jiǎn)單易用的3引線(xiàn)SOT-223封裝。這些封裝在沒(méi)有散熱器的表面貼裝應用中都能散出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,用于較高功耗的應用。
LT3080摒棄了電壓基準,并采用一個(gè)基準電流來(lái)設定輸出。如圖1所示,由單個(gè)電阻來(lái)設定穩壓器中的一個(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)一步地增強散熱效果,并免除了增設一個(gè)散熱器的需要。表1羅列了該穩壓器的基本規格。

圖1 LT3080的基本工作原理

圖2示出了一對并聯(lián)的穩壓器。雖然圖中僅示出了兩個(gè)穩壓器,但如需提供更高的輸出電流,則可并聯(lián)任何數目的穩壓器。所有的穩壓器均將其輸入、其設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(xiàn)以充當一個(gè)鎮流電阻,10~15mΩ的電阻便足以對穩壓器的輸出進(jìn)行鎮流,并提供上佳的均流作用。輸出電壓以相同的方式進(jìn)行調節,但是,如今的電流不是10μA,而是N×10μA.當并聯(lián)兩個(gè)穩壓器時(shí),對于每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)運作
也可以把LT3080與固定輸出穩壓器相并聯(lián),以增加單個(gè)器件的輸出電流。當單個(gè)器件未能提供足夠的電流,或者由于系統變更的原因而需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統修改(以增大電源電流)時(shí),這是很有用處的。
壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成,當輸入電壓或負載變化時(shí),控制電路進(jìn)行取樣、比較、放大,然后驅動(dòng)伺服電機轉動(dòng),使調壓器碳刷的位置改變,通過(guò)自動(dòng)調整線(xiàn)圈匝數比,從而保持輸出電壓的穩定。容量較大的穩壓器,還采用電壓補償的原理工作。

圖3 增加一個(gè)固定穩壓器的輸出電流
同樣,必需采用15~20mΩ的鎮流電阻,以使兩個(gè)IC共享電流。但是,由于固定輸出穩壓器LT1963-3.3并不具有一個(gè)“設定引腳”,我們必須提供一個(gè)用于連接LT3080的設定引腳的點(diǎn)。從固定穩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(méi)有該偏移,則LT3080有可能供應電流,從而強制輸出在輕負載或無(wú)負載條件下處于高電平狀態(tài)。
在輕負載時(shí),LT3080的設定引腳電平保持為負值。當固定穩壓器和LT3080上的負載均增加時(shí),鎮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。當鎮流電阻為20mΩ且總輸出電流為2A時(shí),LT3080將供應大約75%~80%的輸出電流。為了實(shí)現較為精密的輸出電流匹配,必須增加鎮流電阻。
在許多類(lèi)型的應用中,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(guò),LT3080具有非常高的增益,因而允許利用小幅壓降來(lái)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 )出現在電流設定電阻的兩端,并把總輸出電流設定為0.1V除以輸出設定電阻阻值(加10μA)。如果需要,可以采用較高的壓降來(lái)改善準確度。

圖5 面向通用型電源的跟蹤預穩壓器
頻率補償利用一個(gè)連接在輸入引腳和輸出端之間的電容器來(lái)實(shí)現。通過(guò)按圖示的方法進(jìn)行頻率補償配置,流過(guò)電容器的電流將被包含在反饋環(huán)路之內,而且不會(huì )作為電容出現在器件的兩端。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(guò)電容器。而且AC輸出阻抗將減少。LT3080的低設定電流以及穩壓環(huán)路的高增益使其成為一款出色的電流調節器。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。電流源的溫度系數是穩壓器的溫度系數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的電壓條件下運作,因而使其成為通用型試驗室電源的合適之選。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(kāi)關(guān)預穩壓器,該穩壓器通過(guò)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溝道FET的“接通”門(mén)限設定了LT3080兩端的壓差電壓。P溝道FET的漏極與一個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器的反饋引腳相連。
當該電路被接通時(shí),開(kāi)關(guān)穩壓器輸出將上升,直到流過(guò)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(kāi)關(guān)穩壓器的輸出。LT3080隨后將在其兩端加有約一個(gè)MOS門(mén)限電壓的條件下運作。調整LT3080的設定電阻可設定輸出電壓,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(kāi)關(guān)穩壓器。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(mén)限電壓。當把多個(gè)LT3080器件并聯(lián)起來(lái)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(kāi)關(guān)穩壓器將跟蹤輸出,而且輸出可被調節低至0V.

圖6用于較高電流電源的預穩壓器
|