電源設(shè)計(jì)小貼士18：您穩(wěn)壓器的輸出電壓精度或許并非如您所想的那樣糟糕

雖然輸出電壓不斷下降而穩(wěn)壓要求正變得越來(lái)越高，但是您的任務(wù)可能并非像其表面上看起來(lái)那么困難。即使必須要使用 1% 或更大的容差電阻來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但您仍然可以得到非常精確的輸出電壓。

圖1顯示了一款典型的電源調(diào)節(jié)電路。輸出被分流降壓，并與參考電壓進(jìn)行比較。差異被放大，并用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)路。乍一看，您可能會(huì)認(rèn)為這一方案僅限于兩倍電阻容差精度。幸運(yùn)的是，實(shí)際并非如此；精度還是輸出電壓與參考電壓之比的強(qiáng)函數(shù)。

圖1 輸出精度是分壓器比、基準(zhǔn)精度和誤差放大器補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)

三種不同的情況可以非常容易地說(shuō)明這一比率。第一種情況是假設(shè)一點(diǎn)分壓也沒(méi)有，換句話就是說(shuō)輸出電壓等于參考電壓。很明顯，這種情況下沒(méi)有電阻分壓誤差。第二種情況是假設(shè)輸出電壓大大高于參考電壓。在這種情況下，R1 大于 R2。分壓器誤差是電阻容差的兩倍，從而得到一個(gè)方向變化的 R1 值，以及往另一個(gè)方向變化的 R2 值。第三種易于說(shuō)明的情況是假設(shè)輸出電壓是參考電壓的兩倍。在這種情況下，額定電阻值相等。因此，如果電阻容差以反方向變化，則分壓器方程式頂部隨著該容差值變化，而分母變?yōu)榱恪?/p>

圖2 顯示了輸出精度，其為參考電壓與輸出電壓對(duì)比關(guān)系的函數(shù)。（詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程請(qǐng)參見(jiàn)附錄。）簡(jiǎn)化之后，分壓器精度為 (1 – Vref/Vout)*2*容差，其與我們通過(guò)檢查得到的三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)。我們對(duì)該方程式進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化處理，但對(duì)大多數(shù)電阻容差來(lái)說(shuō)都應(yīng)該足夠精確。

圖2 輸出精度很直觀：(1-Vref/Vout)*2*容差（顯示的 1% 電阻）

有趣的是，這樣給低壓輸出帶來(lái)了更高的精度。許多 IC 參考電壓范圍為 0.6～1.25 V 之間，輸出電壓降至這一范圍時(shí)會(huì)帶來(lái) 1% 或更高的精度。表 1 給出了您可能需要了解的一些信息，這些信息是典型電阻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的電阻誤差術(shù)語(yǔ)匯編。在設(shè)計(jì)中，該列表會(huì)較難理解。大多數(shù)工程師都止步于初始容差，然而列表中還有一些或許不應(yīng)被忽略的誤差項(xiàng)。表格中的每一項(xiàng)都有其微妙的影響。例如，沒(méi)有指定具體的溫度系數(shù)范圍，而實(shí)際上兩個(gè)電阻都可能隨溫度變化以相同方向變化，并且不會(huì)在相反的極端。在對(duì)一些經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)查后，得出的結(jié)論是假設(shè) 1% 容差電阻的 2.5% 精度可在極端情況和合理成本之間得到一個(gè)合理的折中方案。

表1 電阻容差可相加