精确度与功率相遇,RefulatorTM是解决之道
作者 Michael B. Anderson 凌力尔特公司(现隶属ADI公司)信号调理产品部高级设计工程师
摘要:本文介绍一款精准的低噪声、低漂移稳压器LT6658,其是一款兼具基准的准确度指标和线性稳压器的性能稳压器。
引言
精确的模拟电路设计师常常依靠静静地安居一隅的电压基准给DAC和ADC转换器供电。其实,这已经超出了电压基准的基本职责范围,因为电压基准本来只是为了给转换器的基准输入提供一个干净、精确和稳定的电压。在不违反一些注意事项的情况下,用电压基准供电通常也是可行的,这也是应对电流日益提高的应用时,人们总是希望采用电压基准的原因。毕竟,如果电压基准可以给转换器供电,那为什么不能给模拟信号链路或其他转换器,以及更多的组件供电呢?
在设计过程中,很多时候需要在精确度和功率之间做出抉择。如果采用比较“暴力”的方法,就需要在高精确度时使用电压基准,需要毫瓦级功率时使用稳压器。这样做除了增加所需电路板空间和成本,还必须通过特定路径单独传送信号,即使这些信号的标称电压相同。而且,如果需要一个高精确度电压源提供毫瓦级功率,那么设计师就必须对基准进行缓冲。LT6658提供两个低噪声、高精确度输出,共提供200mA输出电流,还提供高基准规格,从而解除了这个困境。
1 LT6658概述
LT6658是一款精准的低噪声、低漂移稳压器,其兼具基准的准确度指标和线性稳压器的性能。LT6658拥有10ppm/℃的漂移和0.05%的初始准确度。在LT6658的电源侧具有两个提供150mA和50mA的输出,它们各具20mA的有源电流吸收能力。为了保持准确度,负载调整率为0.1ppm/mA。当输入电压电源引脚连接在一起时,电压调整率通常为1.4ppm/V;而当给输入引脚提供单独的电源时,电压调整率则小于0.1ppm/V。
为了更好地理解LT6658的功能及其工作方式,通过图1给出了一个典型应用。LT6658由一个带隙级、一个降噪级和两个输出缓冲器组成。带隙级和两个输出缓冲器单独供电,以提供出色的隔离度。每个输出缓冲器都有一个开尔文检测反馈引脚,以提供最佳负载调节。
降噪级由一个400Ω电阻器组成,还为连接一个外部电容器提供了引脚。这个RC网络起到了低通滤波器的作用,限制了带隙级噪声的带宽。外部电容器可以任意大,以将噪声带宽减小到非常低的频率。
2 电流供应和吸收
LT6658从 VOUT1_F引脚提供150mA,从VOUT2_F引脚提供50mA,而且这两个引脚均吸收20mA。有源吸收能力有助于获得卓越的瞬态响应,并实现快速稳定。瞬态响应时间是很短的,同时保持了0.1ppm/mA负载调整率。
3 输出跟踪
如果应用有多个使用不同电压基准的转换器,那么,即使输出设定为不同的电压,LT6658的输出也会实现跟踪,以确保一致的转换结果。这样做是可能的,因为LT6658的两个输出是用公共电压源驱动的。输出缓冲器进行了微调,可实现出色的跟踪效果和低漂移。当VOUT1_F上的负载从0提高到150mA时,VOUT2输出的变化小于12ppm。随着负载和工作条件的变化,输出之间的关系也会得到很好的保持。
4 电源抑制和隔离
为了方便实现出色的电源抑制和输出隔离,LT6658提供3个电源引脚。VIN引脚给带隙电路供电,VIN1和VIN2分别给VOUT1和VOUT2供电。最简单的方法是,连接所有3个电源引脚,以提供1.4ppm/V的典型DC电源抑制。当电源引脚单独连接时,VIN1电源切换,针 VOUT2的DC电压调节是0.06ppm/V。VIN电源灵敏度最高,在输出上引起1.4ppm/V的典型变化。电源引脚VIN1和VIN2几乎不产生影响。
隔离良好的输出缓冲器抑制来自相邻缓冲器的负载瞬态,对相邻输出产生最小影响。图2a和2b说明了通道至通道输出隔离。一个输出在50mVrms上摆动,所画曲线表示相邻缓冲器中的变化。
5 电源管理和保护
3个电源引脚有助于控制封装中消耗功率的多少。当提供大电流时,降低电源电压以最大限度降低 LT6658中的功耗。跨输出器件两端将出现较低的电压,从而实现较低的功耗和较高的效率。
输出禁止引脚OD关断输出缓冲器,并将VOUT_F 引脚置于高阻抗状态。一旦出现故障情况,这样做就很有用。例如,负载可能损坏和短路。外部电路可以检测到这种情况,这时两个输出都可以被禁止。这个功能也可以忽略不理,当OD引脚浮置或连至高电平时,弱上拉电流将启动输出缓冲器。
LT6658采用MSE-16裸露焊盘封装,θJA低至35℃/W。当电源电压为高时,电源效率将较低,从而导致封装中产生过多的热量。例如,在满负载时,一个 32.5V的电源电压将在输出器件上产生30Vx0.2A的过量功率。过量功率的总数为6W,这将使内部芯片温度上升至比环境温度高210℃!为了保护器件,当芯片温度超
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