电源设计小贴士18：如何取得较高的低压输出精度

虽然输出电压不断下降而稳压要求正变得越来越高，但是您的任务可能并非像其表面上看起来那么困难。即使必须要使用1%或更大的容差电阻来进行设计，但您仍然可以得到非常精确的输出电压。

图1显示了一款典型的电源调节电路。输出被分流降压，并与参考电压进行比较。差异被放大，并用于驱动调节环路。乍一看，您可能会认为这一方案仅限于两倍电阻容差精度。幸运的是，实际并非如此；精度还是输出电压与参考电压之比的强函数。


图1：输出精度是分压器比、基准精度和误差放大器补偿的函数。

三种不同的情况可以非常容易地说明这一比率。第一种情况是假设一点分压也没有，换句话就是说输出电压等于参考电压。很明显，这种情况下没有电阻分压误差。第二种情况是假设输出电压大大高于参考电压。在这种情况下，R1大于R2。分压器误差是电阻容差的两倍，从而得到一个方向变化的R1值，以及往另一个方向变化的R2值。第三种易于说明的情况是假设输出电压是参考电压的两倍。在这种情况下，额定电阻值相等。因此，如果电阻容差以反方向变化，则分压器方程式顶部随着该容差值变化，而分母变为零。

图2显示了输出精度，其为参考电压与输出电压对比关系的函数。(详细推导过程请参见附录。)简化之后，分压器精度为(1-Vref/Vout)*2*容差，其与我们通过检查得到的三个数据点相关。我们对该方程式进行了一些简化处理，但对大多数电阻容差来说都应该足够精确。


图2：输出精度很直观：(1-Vref/Vout)*2*容差(显示的1%电阻)。

有趣的是，这样给低压输出带来了更高的精度。许多IC参考电压范围为0.6～1.25 V之间，输出电压降至这一范围时会带来1%或更高的精度。表1给出了您可能需要了解的一些信息，这些信息是典型电阻器产品说明书的电阻误差术语汇编。在设计中，该列表会较难理解。大多数工程师都止步于初始容差，然而列表中还有一些或许不应被忽略的误差项。表格中的每一项都有其微妙的影响。例如，没有指定具体的温度系数范围，而实际上两个电阻都可能随温度变化以相同方向变化，并且不会在相反的极端。在对一些经验丰富的设计工程师进行简单调查后，得出的结论是假设1%容差电阻的2.5%精度可在极端情况和合理成本之间得到一个合理的折衷方案。

表1：电阻容差可相加。


总之，提供较好的低压输出精度并非是一项令人畏惧的任务，因为低分压器比本身就较为精确。

下一期我们将讨论获得负电压的一种有趣的电源拓扑，敬请期待。

附件

求解计算顶部分压器电阻值，其为分压器比(R)的函数：



重写表达式为电阻容差(T)的函数：



代入R1：



顶部和底部乘以R/R2：



除以R，然后减去1，得到误差：



T<<1 时:



作者：Robert Kollman
德州仪器(TI)公司