凌力尔特专家解析负电源轨不会消失的原因

背景
负电源轨与主要的 IC 构件配合使用，例如：数模转换器 (DAC)、模数转换器(ADC)、运算放大器和 GaAs FET 偏置电路等。对称的电源 (轨) 可处理 AC 信号，并且不会产生 DC 偏移。显然，假如仅存在一个正电源轨，那么输出信号通常只能采取正值 (取决于电路拓扑)；然而，如果有了正电源轨和负电源轨，则输出信号就可从负电压摆动至正电压。再者，在诸如过程控制等实际信号为双极型的应用中，负电源是很重要的。以电动机控制为例，正电压会引起"顺时针"旋转，负电压将引起"逆时针"旋转，而电压振幅则控制着电动机转速的高低。

负 LDO 可精巧地为负电源轨提供干净的电源。有很多种负 LDO 应用，包括：
 

•  军事 － 雷达、声纳、热成像仪、监控系统
•  工业 － CCD 和 IR 摄像机、实验室 / 测试设备、数据采集系统、血液 / 血糖设备、电机、振动控制、功率分析仪
•  医疗 － MRI 设备、牙科 X 光系统、超声波设备、血液分析仪、内窥镜
•  通信 － 光学模块、光纤收发器  
•  汽车 － 天线
•  RF 应用 － 雷达、光学收发器、功率放大器、高精度仪表

传统上，高性能负输出开关稳压器或负输出充电泵一直在这些应用中使用，其可提供较低的输出电压和极少的热堆积。不利的一面则通常是成本、复杂性 (在某些场合) 和输出噪声。然而，凭借改进的 LDO 设计方法 (包括用于实现较高工作效率的较低基准电压和较低压差电压)，低压差稳压器在此类应用的使用率如今会不断地提高。此外，有些负电源轨还需要进行准确的调节，而且，低噪声、快速瞬态响应及优良的电源抑制在许多场合中也是期望的特性。

上述问题的一种理想解决方案将是具有中高级电流能力和宽输入 / 输出电压范围的低噪声负 LDO。凌力尔特推出了一款旨在解决此类问题的新产品。

1.5A 低噪声负 LDO
LT3015 是一款 1.5A 负低压差线性稳压器，其具有快速瞬态响应、低噪声和精准电流限值。凭借其 -1.8V 至 -30V 的宽输入电压范围及 -1.220V 至 -29.5V 的可调输出电压，该器件的共发射极 NPN 功率晶体管设计只需单个电源，并实现了一个 310 mV (满负载时的典型值) 的低压差电压。在 10Hz 至 100kHz 带宽范围内，输出电压噪声仅为 60μVRMS。LT3015 具有 1.1mA 的工作电流，并在停机时减至 <1μA。另外，在出现压降时静态电流也得到了很好的控制。LT3015 可作为凌力尔特其中一个广受欢迎之正 LDO (1.5A LT1963A) 的负补充器件，非常适合于负逻辑电源、低噪声仪表、工业电源以及后置稳压开关电源。

LT3015 的基准放大器拓扑可提供精准的 DC 特性，并用极宽范围的输出电容器 (包括小型和低成本的陶瓷输出电容器) 提供良好的环路稳定性。该器件采用仅为 10μF 的输出电容器可实现稳定。不必增加在使用其他很多稳压器时常见的串联电阻 (ESR)，就可以使用这些纤巧的外部电容器。LT3015 具有双向停机功能，允许该器件以正或负逻辑电平工作。此外，由于 LT3015 的高停机门限准确度，/SHDN 引脚还可用来为稳压器输入电源设定一个可编程欠压闭锁 (UVLO) 门限。该 IC 的内部保护电路包括反向输出保护、具折返的精准电流限制 (用于将功率晶体管保持在其安全工作区内) 及具迟滞的热限制。
                      

                                         图 1：LT3015 的典型应用电路


LT3015 可提供具背部散热衬垫的扁平 (仅高 0.75mm) 3mm x 3mm 8 引脚 DFN 封装、具背部散热衬垫的 12 引脚 MSOP 封装、通孔 TO-220 功率封装和表面贴装型 DD-Pak 功率封装。工作结温最宽可达 -55°C 至 +125°C (取决于器件等级)。

冷却特性
LT3015 的创新设计提供了多项可在任何设计中实现简单和高性能的特性。高增益带宽误差放大器可提供快速瞬态响应和高电源抑制比 (PSRR)。此外，该器件的 PSRR 性能指标相比于领先的正 PNP LDO 稳压器改善了 4倍，并且甚至到 10MHz 频率下都保持了很高的抑制水平 (>25dB)，见图 2 和图 3。