一款新型架構(gòu)線性穩(wěn)壓器的嶄新應(yīng)用

        線性穩(wěn)壓器的用處很大，可以使用在很多場合?，F(xiàn)在，我們以LT3080芯片為例來介紹線性穩(wěn)壓器的新應(yīng)用。

　　LT3080摒棄了電壓基準，并采用一個基準電流來設(shè)定輸出。如圖1所示，由單個電阻來設(shè)定穩(wěn)壓器中的一個電壓跟隨器的輸出。輸出電壓可以調(diào)節(jié)到低至0V，或高至輸入電源電壓約1V范圍之內(nèi)。由于設(shè)定引腳與輸出端上的電壓相等，因此這些穩(wěn)壓器能夠很容易地并聯(lián)起來以共享電流（采用一小塊電路板作為一個鎮(zhèn)流電阻）。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，因而允許插入一個與集電極相串聯(lián)的降壓電阻。這將把IC穩(wěn)壓器產(chǎn)生的部分功耗移動至電路板上的一個電阻，從而進一步地增強散熱效果，并免除了增設(shè)一個散熱器（用于在某個點上散逸所有的功率）的需要。表1羅列了該穩(wěn)壓器的基本規(guī)格。

圖1 LT3080的基本工作原理

　　圖2示出了一對并聯(lián)的穩(wěn)壓器。雖然圖中僅示出了兩個穩(wěn)壓器，但如需提供更高的輸出電流，則可并聯(lián)任何數(shù)目的穩(wěn)壓器。所有的穩(wěn)壓器均將其輸入、其設(shè)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走線以充當(dāng)一個鎮(zhèn)流電阻，10～15mΩ的電阻便足以對穩(wěn)壓器的輸出進行鎮(zhèn)流，并提供上佳的均流作用。由于現(xiàn)在并聯(lián)了多個器件，因此需要采用一個輸出電容器以實現(xiàn)穩(wěn)壓器的穩(wěn)定。輸出電壓以相同的方式進行調(diào)節(jié)（采用一個接地電阻），但是，如今的電流不是10μA，而是N×10μA（N為并聯(lián)穩(wěn)壓器的數(shù)目）。當(dāng)并聯(lián)兩個穩(wěn)壓器時，對于每50kΩ的接地電阻，這將提供一個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(wěn)壓器（線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器）相并聯(lián)，以增加單個器件的輸出電流。當(dāng)單個器件未能提供足夠的電流，或者由于系統(tǒng)變更的原因而需要進行簡單的系統(tǒng)修改（以增大電源電流）時，這是很有用處的。

圖3 增加一個固定穩(wěn)壓器的輸出電流

　　同樣，必需采用15～20mΩ的鎮(zhèn)流電阻，以使兩個IC共享電流。但是，由于固定輸出穩(wěn)壓器LT1963-3.3并不具有一個“設(shè)定引腳”，我們必須提供一個用于連接LT3080的設(shè)定引腳的點。從固定穩(wěn)壓器的輸出端引出的一個分壓器可提供一個比固定輸出低4mV左右的電壓。該4mV壓降是確保LT3080的輸出電流在無負載條件下為零所必需的。如果沒有該偏移，則LT3080有可能供應(yīng)電流，從而強制輸出在輕負載或無負載條件下處于高電平狀態(tài)。

　　在輕負載時，LT3080的設(shè)定引腳電平保持為負值（相對于輸出）。這將向LT3080中的反饋電路發(fā)出如下指示信號：輸出為“高電平”，而且不要供應(yīng)任何電流。當(dāng)固定穩(wěn)壓器和LT3080上的負載均增加時，鎮(zhèn)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。在該場合中，鎮(zhèn)流電阻應(yīng)比直接并聯(lián)LT3080時略大，這是因為4mV的偏移大于LT3080的固有偏移。一個20mΩ電阻將提供20mV的鎮(zhèn)流（在1A輸出電流條件下）。對于一個2V輸出，該壓降僅會使負載調(diào)整率下降不到1%。當(dāng)鎮(zhèn)流電阻為20mΩ且總輸出電流為2A時，LT3080將供應(yīng)大約75%～80%的輸出電流。為了實現(xiàn)較為精密的輸出電流匹配，必須增加鎮(zhèn)流電阻。

　　在許多類型的應(yīng)用中，電流源都是很有用的組件。LT3080可提供一個具有極佳DC性能的“二端”電流源。由于LT3080必需含有一個輸出電容器（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AC電流源。不過，LT3080具有非常高的增益，因而允許利用小幅壓降來確定輸出電流，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

在一個阻值為10kΩ的設(shè)定電阻兩端將產(chǎn)生約100mV的電壓降。這100mV電壓降也會出現(xiàn)在電流設(shè)定電阻的兩端，并把總輸出電流設(shè)定為0.1V除以輸出設(shè)定電阻阻值（加10μA）。如果需要，可以采用較高的壓降來改善準確度。

圖5 面向通用型電源的跟蹤預(yù)穩(wěn)壓器

　　頻率補償利用一個連接在輸入引腳和輸出端之間的電容器來實現(xiàn)。通過按圖示的方法進行頻率補償配置，流過電容器的電流（對于低頻輸入變化）將被包含在反饋環(huán)路之內(nèi)，而且不會作為電容出現(xiàn)在器件的兩端。如果輸入電壓發(fā)生變化，則電流將會由于電壓變化的原因而流過電容器。當(dāng)電容器中的電流接近DC電流時，反饋環(huán)路將不能對AC電流進行補償，而且AC輸出阻抗將減少。LT3080的低設(shè)定電流以及穩(wěn)壓環(huán)路的高增益使其成為一款出色的電流調(diào)節(jié)器。憑借一個僅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(shù)是穩(wěn)壓器的溫度系數(shù)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，則實驗室穩(wěn)壓器的功耗會變得非常高。圖5中的電路示出了一個與LT3080相連的開關(guān)預(yù)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器通過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P溝道FET的柵極和源極。該P溝道FET的“接通”門限設(shè)定了LT3080兩端的壓差電壓。P溝道FET的漏極與一個開關(guān)穩(wěn)壓器的反饋引腳相連。

　　當(dāng)該電路被接通時，開關(guān)穩(wěn)壓器輸出將上升，直到流過P溝道FET的電流足以使反饋引腳（FB）的電壓升至1.2V為止，這會降低開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出。LT3080隨后將在其兩端加有約一個MOS門限電壓的條件下運作。調(diào)整LT3080的設(shè)定電阻可設(shè)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關(guān)穩(wěn)壓器。這里采用的是一個PNP的射極-基極電壓，而不是P溝道FET的門限電壓。當(dāng)把多個LT3080器件并聯(lián)起來以提供高電流時，這將把功耗抑制在更低的水平上。該電路要求把LT3080的輸入引腳連接至輸入電壓，以確保在控制電路兩端具有足夠的工作電壓。于是，一個PNP射極-基極電壓將把LT3080的輸出晶體管兩端的電壓設(shè)定為0.6V。這樣，1A電流條件下的功耗僅為0.6W。同樣，開關(guān)穩(wěn)壓器將跟蹤輸出，而且輸出可被調(diào)節(jié)低至0V。

圖6 用于較高電流電源的預(yù)穩(wěn)壓器