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如何通过主动输出放电功能来保护敏感和昂贵的负载

时间:11-14 来源:ADI 点击:

对输出的调节和稳定性) 可降低功耗,因此减轻了热量问题。

还有两项挑战是,需要高的电源纹波抑制比 (PSRR) 和低的输出电压噪声。具高的电源纹波抑制比的器件很容易滤除和抑制来自输入的噪声,产生干净、稳定的输出。此外,在很宽的带宽上输出电压噪声很低的器件对现今的电压轨是有益的,因为对现代电压轨而言,噪声敏感性是需要考虑的因素。大电流、低输出电压噪声显然是必要的性能要求。

有些工业 LDO 提供主动输出放电功能,以保护负载。不过,现有解决方案仅在器件关断时启动。到现在为止,还很难找到有"双重"作用以主动输出放电的电路设计,即是当输入电压被拉低时也可启动该功能。

一种新的单电源线性稳压器

显然,一个主动输出放电的 LDO 应该具备以下特性:

•用单电源运行 (以易于使用)

•快速瞬态响应时间

•在很宽的输入 / 输出电压范围内工作

•能够提供很大的输出电流

•低输出噪声

•以非常低的压差运行

•出色的热性能

•在很宽的频率范围内有高的 PSRR

•主动输出放电的电路具完整的双重作用 ─ SHDN 或 VIN 被拉低时都有效

 

幸运的是,凌力尔特公司最近推出了具主动输出放电功能的 500mA LT3066 低压差线性稳压器,该器件具备上述所有必要的属性。有些应用要求,关断时输出状态是已知的,LT3066 的设计满足这种要求。其输出始终按照预期快速放电,而不论负载处于什么状态。

LT3066 是一款高压、低噪声、低压差电压线性稳压器,提供精准、可编程的电流限制,主动放电,一个电源良好标记,以及更好的电源抑制比 (PSRR)。该器件提供高达 500mA 输出电流,满负载时压差电压为 300mV。LT3066 包含一个内部高压 NMOS 下拉电路,以在 SHDN 引脚被拉低或输入电压被断开时给输出电压放电。对于启动和停机时需要电源调节的应用 (例如: 高端成像传感器或微控制器),这种快速主动输出放电功能有助于保护负载。

LT3066 具很宽的 1.8V 至 45V 输入电压范围,输出电压在 0.6V 至 19V 范围内可调。单个 REF/BYP 引脚电容器提供软启动功能,使该器件能够在 10Hz 至 100kHz 带宽内以仅为 25µVRMS 的低噪声运行。输出电压容限随电压、负载和温度变化为高度准确的 ±2%。另一个 INFILT 引脚电容器在 20kHz 至 1MHz 频率范围内,将 PSRR 改进 15dB 至 30dB,而在 1MHz 时 PSRR 达到了 60dB。

LT3066 采用小型、低成本、最低 3.3µF 的陶瓷输出电容器工作。该器件的 PWRGD 标记指示输出处于稳定状态。LT3066 用一个电阻器精确设定外部电流限制 (在整个温度范围内为 ±10%)。此外,LT3066 的内部保护电路包括电池反向保护、电流反向保护、折返电流限制和过热限制。主动放电电路提供安全工作区 (SOA) 折返功能,以保护下拉 NMOS,使 OUT 电压高于 6V,并提供范围很宽的 OUT 引脚绝对最大额定值:-1V 至 +20V。如图 1 所示,该器件具很宽的输入和输出电压范围、快速瞬态响应以及 64µA (工作时) 和 <3µA (停机时) 的低静态电流,因此成为工业电源、航空电子系统电源、汽车电源、需要最佳运行时间的电池供电型系统及仪器、以及需要提供广泛保护的高可靠性电源之出色选择。

图 1:LT3066 典型应用原理图及其功能

 

图 2 显示,具备主动输出放电功能的 500mA LT3066 与类似的 LT3065 (500mA,没有主动输出放电功能) 相比的优势。

 

图 2:具备主动输出放电功能的 LT3066 与 LT3065 的比较

 

LT3065 有一个 10mA 负载,LT3066 仅由设定输出电压 (本例中为 10μA) 的电阻器分压器加载。即使给 LT3066 的输出加上了很轻的负载,由于该器件提供主动输出放电功能,所以输出电压也会快速放电。相比之下,LT3065 的输出电容器仅由连至其上的 10mA 负载放电,放电速度慢得多。

就高于 7V 左右的输出电压而言,LT3066 实施主动输出放电折返,因此,用来主动输出放电的晶体管之驱动降低了,这可限制该器件消耗的功率。由于产生了折返,所以在示波器显示屏上看到,LT3066 的 12V 波形从 12V 到 7V 的放电速度不那么快。在输出电压很高和使用大型电容器时,或者万一发生故障,使输出短路至很高的电压时,这样的放电速度可以保护 LT3066 免于损坏。

具备主动输出放电功能的器件之主要优势是,器件关断时,输出处于设定的已知状态。输出始终按照预期快速放电,而无论负载处于什么状态。对停机时要求精准电源排序的应用而言

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