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淺析分壓器在電源設計中的作用

電機控制設計加油站 ? 來源:cg ? 2018-12-28 09:17 ? 次閱讀
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電源設計中,可以手動設置所需的輸出電壓。在大多數集成電源電路以及開關和線性穩壓器IC中,這可以通過分壓器來實現。為了能夠設置所需的輸出電壓,兩個電阻的阻值比必須合適。圖1所示為一個分壓器。內部基準電壓(VREF)和所需的輸出電壓決定了電阻的阻值比。

基準電壓VREF由開關穩壓器或線性穩壓器IC定義,通常為1.2V、0.8V或0.6V。該電壓代表輸出電壓(VOUT)可設置的最低電壓值。在已知基準電壓和輸出電壓的情況下,等式中還有兩個未知數:R1和R2。現在可以相對自由地選擇兩個電阻值中的其中一個,通常阻值小于100kΩ。

如果電阻值太小,則工作期間因恒定流過的電流VOUT/(R1+R2)引起的功耗極高。如果R1和R2的值均為1kΩ,那么輸出電壓為2.4V時流過的連續漏電流將為1.2mA。這相當于僅分壓器就產生2.88mW的功耗。

根據輸出電壓需要設置的精準度和FB引腳處的電源誤差放大器的電流大小,可以通過考慮該電流更精確地利用公式1。

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圖1. 電壓調節器中的分壓器用于調節輸出電壓。

但是,電阻值也不應該太大。如果電阻值均為1MΩ,則功耗僅為2.88μW。電阻值設得太大的一個主要缺點是它會導致非常高的反饋節點阻抗。流入反饋節點的電流可能會非常低,具體取決于電壓調節器。因此,噪聲會耦合到反饋節點并直接影響電源的控制回路。這會中止輸出電壓的調節并導致控制回路不穩定。特別是在開關穩壓器中,這種特性十分關鍵,因為電流的快速開關會引起噪聲,并耦合到反饋節點。R1+R2的有效電阻值介于50kΩ和500kΩ之間,具體取決于其它電路段的預期噪聲、輸出電壓值以及減小功耗的需求。

pIYBAFwlehCATuvGAABHxhKeCBU965.png

圖2. 電源中配置恰當的分壓器示例。

另一個重要方面是分壓器在電路板布局中的位置。反饋節點應設計得盡可能小,以便使耦合到這個高阻抗節點的噪聲極低。電阻R1和R2也應非常靠近電源IC的反饋引腳。R1和負載之間的連接通常不是高阻抗節點,因此可以設計采用較長的走線。圖2所示為將電阻靠近反饋節點放置的一個示例。

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圖3. 調節輸出電壓而不會在分壓器中產生連續功耗。

為了降低分壓器的功耗,特別是在超低功耗應用(如能量收集)中,某些IC(如ADP5301 降壓穩壓器)配備了輸出電壓設置功能,僅在啟動期間檢查一次其VID引腳上的可變電阻值。然后將這個值存下來用于后續工作,而沒有電流持續流過分壓器。這是針對高效應用的非常明智的解決方案。

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原文標題:電源中的分壓器

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