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使用标准调节器生成亚1伏轨

2020年9月17日
通过在标准的DC-DC调节器中添加电阻分隔器和直流电压,您可以轻松地将DC导轨在1 V以下开发,直至仅至几百毫米。

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您可以使用连接到DC-DC转换器的反馈电阻的附加正电压来生成仅几百毫米的DC电源电压。这种低压导轨的需求越来越普遍,因为在过去的几年中,电子组件的供应电压一直在稳步下降。这主要是由于微控制器,CPU,DSP等数字电路中的几何结构的尺寸减小。测量场中的应用也需要低供应电压。

多年来,线性和开关调节器的反馈电压约为1.2V。在DC-DC转换器IC中,使用带隙电路生成此电压,该电压确定了可以用外部电阻分隔器设置的最低电压。现在,大多数现代电压调节器IC可以产生0.8 V,0.6 V甚至0.5 V的输出电压。

内部电压参考的设计方式使得使用开关调节器(例如LTC3822,它的反馈电压为0.6 V,并具有0.6V电压参考(图1)。但是,如果需要小于0.6 V的电源电压,则不能在没有进一步调整的情况下使用该电路。


但是,通过一个技巧,您可以制作开关或线性调节器也比反馈电压产生较低的电压。这可以通过使用如图所示的电路来实现图2。它需要连接电阻分隔器的额外正供应电压,以调整输出电压。


该电压可能来自低滴(LDO)调节器或电压参考。因此,电阻分离器形成了电压分隔器,其中电流流量为ifb流向与正常情况相反的方向图1。取而代之的是,电流从外部参考电压通过电阻分隔线流向输出电压。以下方程式显示了IC的反馈电压之间的关系(Vfb),所需的输出电压(V出去),额外的正直流偏置电压(V抵消),以及电阻分隔器R1和R2的电阻:


电阻分隔器的推荐值的总值为R1加R2在100至500kΩ之间。这使偏置电流在功率效率方面足够低,但足够高以防止噪声过度耦合到敏感的反馈路径中。

该概念通常可以很好地生成低于开关调节器或线性调节器指定的最小电压的电压。但是,应该考虑一些事情。在打开DC-DC转换器之前,应启动并运行其他电压参考。如果该辅助电压在0 V或具有高阻抗,则DC-DC转换器可能会产生过高的电压并损坏负载电路。

在最坏的情况下,尚未打开开关调节器,但辅助电压已经应用,当前的ifb通过电阻分隔器将向输出电容器充电到设定电压以上的电压。当负载具有很高的阻抗时,这可能会发生。可能有必要安装最小负载以避免这种情况。

电阻分隔器处辅助电压的准确性(图2中的1 V)直接有助于生成的电源电压的准确性。因此,应使用具有低纹波的特别“干净”电压。

此外,并非每个电压转换器都适合这种类型的操作。例如,DC-DC转换器中电流态放大器的测量范围可能仅提供更高电压下的工作范围。还应注意的是,产生非常低的输入电压的非常低的电压需要低占空比。因此,选择一个最小限制的开关调节器IC可能会有所帮助,并以低切换频率进行操作。

用于操作比IC制造商预期的较低输出电压的线性调节器或开关调节器,使用仿真工具(例如)进行初始检查模拟设备的LTSpice可能很有用。图3显示了一个基于LTC3822的电路,具有附加电压源,作为反馈路径产生200 mV的反馈路径的偏差。根据数据表,LTC3822适用于生成0.6 V的最小输出电压。


在电路中,可以使用LDO调节器或电压参考实现辅助电压源V2。通过此处描述的“技巧”和对电路的彻底测试,甚至可以生成较低的输出电压。

弗雷德里克·多斯塔尔(Frederik Dostal)在德国埃尔兰根大学(University of Derman)学习了微电子。他于2001年开始在电力管理业务上工作,他一直活跃于各种应用职位,包括在亚利桑那州凤凰城的四年,在那里他从事开关模式电源。他于2009年加入Analog设备,并在München(慕尼黑)的ADI担任现场申请工程师(FAE)。

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