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線性穩壓器的電源跟蹤

星星科技指導員 ? 來源:TI ? 作者:Dan Eddleman ? 2023-03-17 11:36 ? 次閱讀

LTC2923 提供了對開關電源的上電和關斷行為的簡單而通用的控制。它允許多個電源跟蹤主電源的電壓,因此它們的相對電壓符合現代數字半導體(如DSP、微處理器FPGAASIC)上電的嚴格規范。LTC2923 專為與開關電源配合使用而設計,但它很容易適應線性穩壓器,包括流行的低壓差 (LDO) 類型。這里總結了利用LTC<>控制線性穩壓器的幾種技術。

單片穩壓器

表 1 列出了已使用 LTC2923 測試的三種常用單片式線性穩壓器。將這三種電源跟蹤用于線性穩壓器單片式 LDO 和 LTC2923 通常非常簡單:

LTC?3020 是一款 100mA 低壓差穩壓器 (LDO),其采用 1V 至 10V 的輸入電源電壓運作。由于其 ADJ 引腳的行為類似于大多數魔術穩壓器上的反饋引腳,因此使用 LTC3020 跟蹤 LTC2923 的輸出非常簡單。與 LTC2923 一起使用時,LTC3020 數據手冊中顯示的標準電路和設計程序無需修改(圖 1 和圖 2)。

LTC?3025 是一款 300mA 單片式 CMOS LDO,可在 0.9V 至 5.5V 之間調節輸入電源,而一個介于 2.5V 至 5.5V 之間的偏置電源則為該器件供電。與 LT3020 類似,LTC3025 的 ADJ 引腳在操作上與普通開關穩壓器相同。因此,LTC3025 與 LTC2923 相結合,為小于 300mA 的負載提供了一種簡單的電源跟蹤解決方案(圖 1 和圖 2)。

LTC?1844 CMOS LDO 可在 150.1V 至 6.6V 的輸入電源電壓范圍內驅動高達 5mA 的負載。當與 LTC2923 配合使用時,應包括一個前饋電容器,如 LTC1844 數據手冊的“可調操作”部分所述。否則,無需特殊考慮。

調節器 我輸出(最大)(五) V在(分鐘)(五) V在(最大)(五) V輟學(五)
LT3020 100毫安 0.9 10 0.15
LTC1844 150毫安 1.6 6.5 0.11
LTC3025 300毫安 0.9 5.5 0.045

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圖1.一個 LTC2923 使 LT3020 和 LTC3025 的輸出在上電和斷電期間跟蹤。

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圖2.LT3020 和 LTC3025 低壓差線性穩壓器的輸出同時斜坡上升和下降。(圖1中的電路輸出)。

LTC1761 系列單片式、雙極性穩壓器

表 2 示出了 LTC1761 系列單片式、雙極性低壓差穩壓器。這些穩壓器涵蓋廣泛的負載電流范圍,并提供出色的瞬態響應和低噪聲,使其成為負載小于 3A 的應用的熱門選擇。

Regulator IOUT(MAX)(V) VIN(MIN)(V) VIN(MAX)(V) VDROPOUT(V)
LT1761 100毫安 1.8 20 0.30
LT1762 150毫安 1.8 20 0.30
LT1962 300毫安 1.8 20 0.27
LT1763 500毫安 1.8 20 0.30
LT1963A 1.5安培 2.1 20 0.34
LT1764A 3A 2.7 20 0.34

在這些穩壓器中,當OUT引腳降至約1V以下時,ADJ引腳會吸收過多電流,這是LDO通常不會經歷的工作區域。然而,當輸出跟蹤低于1V時,跟蹤另一個電源的LDO進入該區域(圖3)。如果不考慮這種過大電流,當LDO跟蹤到1V以下時,其輸出將略高于理想值。已經使用了三種技術來成功跟蹤該LDO系列低于1V的輸出。

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圖3.LT1761 / LT1962 / LT1762 / LT1763 / LT1963A / LT1764A 具有可調輸出,除非按照本文所述進行修改,否則只能跟蹤高于 1V 的電壓。LDO的SHDN引腳在斜坡上升之前和斜坡下降之后處于活動狀態。

如果不需要低壓差,只需將兩個二極管與 OUT 引腳串聯(圖 4)。在這種配置中,OUT引腳仍然比電路輸出高兩個二極管壓降。因此,即使輸出驅動在接近地電位時,LDO仍處于正常工作區域。由于反饋電阻連接到輸出端,因此LDO調節電路輸出端的電壓,而不是LDO的OUT引腳。二極管電壓隨負載電流和溫度而變化,因此請驗證輸出在最小二極管電壓下是否足夠低。同樣,輸入電壓必須足夠高,以便在二極管壓降達到最大值時調節輸出。該解決方案有效地將線性穩壓器的壓差提高了兩個二極管壓降。因此,以下解決方案可以更好地滿足需要低壓差的應用。

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圖4.與 OUT 引腳串聯的二極管允許 LT1761 跟蹤至 0V。

考慮在負載小于 1761mA 且需要一款低壓差時使用 LT1962、LT1762、LT1763 或 LT500 穩壓器。如果將 SENSE 引腳視為具有 1763.1V 反饋電壓的 ADJ 引腳,則固定輸出部件 (例如 LTC5A-1.5) 可用作可調 LDO(圖 5)。與可調器件上的ADJ引腳不同,固定輸出器件上的SENSE引腳吸收約10μA電流,與OUT引腳的電壓無關。選擇反饋電阻時,通過補償上部電阻上出現的額外10μA電流,將輸出誤差降至最低。此外,還應使用小值電阻器,以最大限度地減小由于 0μA 至 20μA 數據手冊限值引起的誤差,同時避免過小的值,以致 LTC2923 的 1mA IFB 無法將輸出驅動至地。為了滿足這些約束,請確保兩個反饋電阻的并聯組合略大于1.5kΩ。對于大多數輸出電壓,這會將SENSE引腳電流引起的輸出誤差降低到約1%。

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圖5.固定輸出 LT1763-1.5 能夠跟蹤至 0V 的電壓,具有低壓差,并且一個電阻分壓器可用于用于大于 1.5V 的輸出。

對于需要較高負載電流和低壓差電壓的應用,LT1963A 和 LT1764A 可能是合適的選擇。這些器件的額定負載電流分別為 1.5A 和 3A。遺憾的是,這些固定輸出器件上的SENSE引腳消耗約600μA電流。

要使用這些器件,請配置一個運算放大器,以緩沖從反饋電阻到1.5V固定輸出版本的SENSE引腳的電壓(圖6)。如果運算放大器的電壓增益配置為2,則1.5V穩壓器與運算放大器組合時可用作可調輸出穩壓器,基準電壓為0.75V。運算放大器的輸入現在用作新穩壓器的ADJ輸入。此技術允許使用高電流 LT1963A / LT1764A,其中串聯二極管的電壓損耗是不可接受的。在 1761μA ADJ 引腳電流產生一個不可接受的輸出電壓誤差的情況下,該器件還可針對 LT1962、LT1762、LT1763 和 LT10 工作。

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圖6.將一個運放與 LT1963-1.5 結合使用可提供較低的輸出電壓并消除由 SENSE 引腳電流引起的誤差。

用于外部高電流通器件的驅動器

表 3 總結了 LT1575 和 LT3150 低壓差穩壓器的特性。這些器件驅動外部 N 溝道 MOSFET 調整器件,適用于高電流/高功率應用。另外,LTC3150 還包括一個升壓型穩壓器,用于為外部 FET 產生柵極驅動。

Regulator IOUT(MAX)(V) VIN(MIN)(V) VIN(MAX)(V) VDROPOUT(V)
LT3150 10安* 1.4 10 0.13
LT1575 * 不適用 22 *

LTC2923 可跟蹤 LT1575 和 LT3150 的輸出,而無需進行任何特殊修改。由于這些線性穩壓器僅將FET的柵極拉低至約2.6V,因此低閾值FET可能不允許輸出降至幾百毫伏以下。這對于大多數應用程序都是可以接受的。

審核編輯:郭婷

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