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低壓差線性穩壓器的使用技巧

輸入電壓超過現有LDO的最高輸入電壓時,可在LD0的輸入端增加一個“前置調節器”(Preregulator),以滿足高壓輸入的條件。利用前置穩壓器提高LDO輸入電壓的電路如圖1所示。電路中采用一片由美國Micrel公司生產的MIC29150一12型低壓差線性穩壓器,其最高輸入電壓為+26V,輸出為+12V/1A。前置穩壓器由達林頓管VT,電阻R1和R2、25V/200mW的穩壓管VDz構成。達林頓管的電流放大系數約為1000倍即可。R1為穩壓管的限流電阻,R1、R2還作為達林頓管的基極偏置電阻。前置穩壓器屬于粗調穩壓器,后級LDO為細調穩壓器,二者組成復合式穩壓器。其作用是將外部輸入電壓降低到+26V以下,使之低于MIC29150一12的最高輸入電壓值。該電路對前置調節器的精度指標以及對負載瞬態響應的指標要求并不高,因為這些指標可由后級LDO來實現。

穩壓器提高LDO輸入電壓的電路 hspace=0

 

 

  選擇R1和R2的參數表如表1所列。UI(min)、UI(max)分別為輸入電壓的最小值和最大值。當UI(max)<40V時,可省去R2;當UI(max)>40V時必須增加R2,通過R2進行散熱。前置穩壓器也承擔一部分功率損耗。需要注意的是該復合式穩壓器對最低輸入電壓也是有限制的,其輸出電壓必須低于輸入電壓的最小值,才能正常工作。穩壓管的最大功耗為200mW。MIC29150―12的最大功耗為13W;VT的功耗低于15W。

選擇R1和R2的參數表

 

 

  2 LDO的并聯使用方法

  為獲得大電流輸出,可將兩片或兩片以上的LDO并聯工作構成復合式穩壓器。例如,采用兩片LDO可將輸出電流擴展到2倍;如采用3片LDO,即可將輸出電流擴展到3倍,以此類推。這種方法的特點是將總輸出功率平均分配給每個LDO,并能保持LDO的輸出特性。在同樣的總輸出功率下,使用兩片LDO配一個散熱器,要比使用一片LDO配同一個散熱器的散熱效率提高大約33%。

  將兩片LDO并聯使用時,必須使二者的電路參數及散熱量能實現匹配。因為LDO中的PNP型調整管屬于雙極型晶體管,它具有負的電阻溫度系數,當溫度升高時,在輸入電壓不變的情況下通過調整管的電流會變大。如果兩只調整管不能匹配或二者的工作溫度不同,負載電流不能被兩個LDO平均分配,通過其中一個調整管的電流就比通過另一個調整管的電流大。其結果是電流大的調整管將更熱,促使電流繼續增大,釀成“熱量失控”的惡性循環后果,最終會導致最熱的那片LD0損壞。

  為使兩個LDO能并聯工作,一種簡單而有效的方法是利用電流檢測電阻和運算放大器,來監控通過每個LDO的電流并使之保持平衡。以MIC29712型7.5A大電流、可調輸出式LD0為例,由兩片MIC29712并聯使用構成的+3.3V/15A的LDO電路如圖2所示。兩片MIC29712分別用LD01、LD02表示,其中LDOl作為主穩壓器,LDO2為輔助穩壓器。R1和R2為取樣電阻,選擇Rl=205kΩ、R2=124kΩ時,輸出電壓的計算公式為

公式

 

 

  選擇R1=205kΩ、R2=124kΩ時,Un=3.29V≈3.3V。

由兩片MIC29712并聯使用構成的

 

 

  R3和R5均為電流檢測電阻,選擇其阻值的原則是在適度的輸出電流情況下,能提供一個足夠大的輸出電壓,以便使運算放大器的輸入失調電壓可忽略不計。如果電阻太小,就會影響匹配;若阻值過大,復合式穩壓器的壓差將會增大。運算放大器MIC6211的反相輸入端接LDO1的輸出端,同相輸入端接LDO2的輸出端,運算放大器的輸出端用來驅動LD02的調整端ADJ。利用運算放大器可監控LDO2的輸出,使之與LDO1相匹配。MIC6211屬于高性能通用運算放大器,電源電壓范圍是4~32V,采用單電源、雙電源供電均可。其轉換速率為6W/μs,增益帶寬為2.5MHz,帶內部增益補償。具有反極性保護、輸出限流保護和輸出短路保護功能。反極性保護是指輸入電壓低于電源負端U-的電壓時,能起到保護作用。

該項技術亦可應用于3個或更多個LDO的并聯使用。實際上,只要為每個輔助穩壓器都配一只電流檢測電阻和運算放大器,即可實現任意數量穩壓器的并聯擴展應用。需要指出,這里是把可調式主穩壓器LDO1的輸出設定為+3.3V固定電壓,但并不推薦用固定輸出式LDO用作主穩壓器。因為后者沒有專門用于檢測負載電壓的ADJ端,并且當通過電流檢測電阻的電流增加時輸出電壓會降低。

  3 能從0V起調的LDO電路設計

  某些實驗室用的可調式線性穩壓電源或供校準用的精密穩壓電源,要求輸出電壓必須能從0V開始連續可調。但可調式LDO的調整范圍只能從其基準電壓UREF到最高輸出電壓,UREF一般為1.2V左右。下面介紹能實現從0V起調的兩種方法。這兩種情況下都能消除內部基準電壓UREF對輸出零點的影響,但要求反饋回路中的所有節點必須以UREF為參考點并工作在線性區。

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