1.5A、負穩(wěn)壓器擴充了電流基準線性穩(wěn)壓器系列

于2007年推出的LT3080代表了一種新的線性穩(wěn)壓器架構，其具有一個作為基準的電流源和一個用于輸出放大器的電壓跟隨器。這種新型架構擁有諸多優(yōu)點，包括可容易地通過穩(wěn)壓器的并聯(lián)以提供更大的輸出電流，和在低至零輸出電壓的情況下工作。由于輸出放大器始終以單位增益運作，并未采用一個電阻設定分壓器，因此輸出電壓范圍內(nèi)的帶寬和調(diào)整率是恒定的。瞬態(tài)響應與輸出電壓無關，而且調(diào)整率可用毫伏來規(guī)定，而不是輸出的一個百分比。

表1概述了采用這種架構的器件系列。LT3091是這個系列中新增加的器件，這是一款1.5A低壓差負輸出線性穩(wěn)壓器，具可調(diào)電流限制和電流監(jiān)視器。LT3091與這個系列的另一款負輸出線性穩(wěn)壓器LT3090類似，但是額定電流比LT3090大超過一倍。

LT3091在需要低噪聲或輸出的大電流、負電壓應用中很有用。該器件具快速瞬態(tài)響應、高PSRR和低輸出噪聲。低壓差有助于該器件在支持高達1.5A負載時避免過熱。內(nèi)置保護措施包括輸出反向保護、內(nèi)部折返電流限制和具遲滯的過熱停機。這種通用負輸出穩(wěn)壓器架構可在輸出低至零伏時運行，并可作為負輸出浮置穩(wěn)壓器使用。

表1：采用電流基準架構的部分凌力爾特穩(wěn)壓器

工作原理

在地和SET引腳之間連接單個電阻器RSET，這個電阻器驅(qū)動?50μA 電流源，負輸出電壓由這個電流源設定。內(nèi)部跟隨器放大器強制輸出電壓與SET引腳的負電壓匹配。在這種架構中，所有內(nèi)部工作電流都從輸出引腳流入。僅需要20μA 負載電流來保持所有輸出電壓穩(wěn)定。圖1顯示了LT3091的基本連接。該器件提供1.5A輸出電流，輸出電壓可調(diào)節(jié)至零伏，提供正和負輸出電流監(jiān)視器。當輸出電壓低于輸入電壓低時，LT3091還提供反向保護。



圖1：具電流限制及電流監(jiān)視器的1.5A負輸出線性穩(wěn)壓器

通過在ILIM和IN引腳之間連接一個外部電阻器RLIM，電流限制可降至低于1.5A，如圖1所示。這種功能可有效保護負載，并限制該IC的溫度。

通過為IMONN引腳提供3.3V電壓，IMONP引腳可提供等于輸出電流1/4000的電流。通過將電阻器RMON 連接至地并與該電流源串聯(lián)，然后讀取該電阻器上的電壓，可測量該電流源的電流。通過將IMONP引腳連接至VIN，IMONN可引腳吸收等于輸出電流1/2000的電流。采用這種方式，正或負輸出電流都可以用少的組件加以監(jiān)視，而無需額外的檢測電阻器或放大器。




圖2：通過并聯(lián)LT3091構成的3A負輸出線性穩(wěn)壓器

并聯(lián)器件以增大電流

對于LT3091這種以電流源為基準的新型穩(wěn)壓器而言，多個器件并聯(lián)非常容易。器件并聯(lián)對于增大輸出電流或分散熱量很有用。既然LT3091設定為電壓跟隨器，那么將所有SET引腳連接到一起，可保持所有輸出為相同的電壓。如果所有輸出保持相同的電壓，那么僅需要幾毫歐姆的鎮(zhèn)流器ROUT1,2，就可使這些器件均流。

圖2顯示了兩個LT3091并聯(lián)以獲得3A輸出電流的電路原理圖。設定電阻器RSET 現(xiàn)在流過的設定電流增大了一倍，因此輸出為?100μA 乘以 RSET。10mΩ 輸出電阻器 R OUT1,2 確保在滿標度電流時起到鎮(zhèn)流作用。為了獲得更大電流而并聯(lián)器件時，對可并聯(lián)器件的數(shù)量沒有限制。

圖 3 顯示了圖 2 設計的熱量分布，U1 和 U2 達到了類似的溫度，表明電流是均分的。




圖3：兩個LT3091并聯(lián)的熱性能

低噪聲正電壓至負電壓轉(zhuǎn)換器

負輸出轉(zhuǎn)換器用正的輸入電壓產(chǎn)生負電壓，并具備低輸出紋波。如果與LT3091等大帶寬LDO結合使用，所構成的轉(zhuǎn)換器可以提供非常快速的瞬態(tài)響應，同時噪聲甚至可更低。

圖4顯示了低噪聲、電感器耦合的正電壓至負電壓轉(zhuǎn)換器。負輸出轉(zhuǎn)換器基于LT3581，這是一款PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，具內(nèi)置電源開關。該器件采用4mm x 3mm DFN封裝和纖巧的外部組件，可與LT3091結合使用，構成緊湊的低噪聲解決方案。圖5顯示了兩個輸出電壓的瞬態(tài)響應。圖6顯示了整個系統(tǒng)的熱性能。




圖4：低噪聲正電壓至負電壓轉(zhuǎn)換器提供1.5A電流和快速瞬態(tài)響應




圖5：正電壓至負電壓轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應




圖6：正電壓至負電壓轉(zhuǎn)換器的熱像

低噪聲正輸出和負輸出電源

用一個正輸出1.5A LT3081線性穩(wěn)壓器和與其對應的負輸出1.5A線性穩(wěn)壓器，可以構成一個大電流正輸入至正輸出和正輸入至負輸出轉(zhuǎn)換器。LT8582是一款雙通道PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，具內(nèi)部開關，采用7mm x 4mm DFN封裝。該器件可從單一輸入產(chǎn)生正輸出和負輸出。

圖7顯示了一個用LT8582、LT3081和LT3091構成的1.5A、12V至±3.3V 低噪聲電源。圖8顯示了負壓軌的瞬態(tài)響應。圖9顯示了整個系統(tǒng)的溫度。




圖7：12V至±3.3V 低噪聲電源




圖8：在 VOUT2 負載瞬變的瞬態(tài)響應




圖9：12V至 ±3.3V 低噪聲電源的熱像

在需要低噪聲、高速 ±3.3V 電源的高速運算放大器中，可以用這種配置作為運算放大器的電源。

結論

LT3091是一款1.5A、低壓差、以電流為基準的負輸出線性穩(wěn)壓器。這款穩(wěn)壓器非常容易并聯(lián)，以增大輸出電流。該器件還提供快速瞬態(tài)響應、高PSRR和低輸出紋波，因此非常適合作為后穩(wěn)壓器使用。LT3091還可用來構成能吸收和提供電流的電源。

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