資料介紹
這里所提的線性穩壓器是IC(Integrated Circuit/集成電路),與其他的IC,例如運算放大器等,同樣有表示特性或性能的規格。規格的英語為Specification,有方法、標準、基準等含義。線性穩壓器的技術規格即規格表,其中有表示輸出電壓值及其精度等。這些稱為參數。技術規格除了參數之外,還記載了最大額定值、工作保證條件、特性圖表等非常重要的信息。圖-9為基本技術規格、規格確認點及規格表例。
絕對最大額定值定義為連一瞬間都不可超過的值。其中雖然然有時會包含短路時間等時間概念的項目,不過基本上任何時間都不可超過,當然更沒有±5%的公差值。有時會出現:“超過的話會如何?”或“有多少余量?”等提問。或許大家有興趣知道,不過考慮絕對最大額定值的定義后就了解這問題并沒有討論的空間,應該探討的是如何讓使用上的最大值不超過最大額定值,或是使用較充裕的最大額定值。
保證規格值的條件非常重要,例如確認施加電壓或溫度等。實際使用條件和規格要求條件未必一致。例如,如果條件為Ta=25℃,其保證值則終究為Ta=25℃下的值。然而,實際使用上并非Ta=25℃這樣的恒溫條件中。因此,查看規格值時務必確認是否為某一點值、某范圍,例如工作保證溫度的值,然后再確認實際使用條件及接近設計設備工作條件的值。附帶的特性圖表可有助于判斷。
最后,規格值會記載最小值(Min)、最大值(Max)、標準值(Typ)的任何一值或全部。其中,可以保證的只有最小值和最大值。標準值根據特性分布或統計手法,數值有“大概這么多”的含義。盡管基本上以規格值作為設計的基礎,然而到底該使用哪個值來設計才好呢?標準值的大概是什么意思?原則上來說是要以最差條件的值為基準。如何判斷就需要靠設計者的訣竅與經驗。
下面介紹線性穩壓器中最起碼必須了解和探討的7項關鍵要點規格。當然,其他規格也不能忽視。除了線性穩壓器外,充分閱讀技術規格對設計者來說也非常重要。
圖 9:技術規格、規格的確認要點
1) 輸入電壓范圍
2) 輸出電壓范圍
3) 輸出精度(VREF精度)
4) 輸出電流
5) 壓差電壓
6) 瞬態響應特性
7) 紋波抑制率
關鍵要點:
?絕對最大額定為必須嚴格遵守的重要項目。
?在設計上,所有工作溫度范圍內可保證的值是有效的。
?Typical值非保證值。
?充分閱讀技術規格(不要僅限于電源IC的)也非常重要。
輸入電壓范圍
輸入電壓范圍必須確認2個值。最大額定值所顯示的范圍有“可輸入”之意,施加電壓的范圍,并非表示在此范圍內都會正常工作所以要默認不穩定電壓的狀況,并確認是否在范圍內。
圖 10:輸入輸出的關系
區別于最大額定,還有工作輸入范圍或推薦輸入范圍項目,故以后兩者為目標。
圖10為輸入范圍、輸出范圍、以及壓差電壓的關系。有效輸入范圍為“輸出電壓+壓差電壓到最大輸入電壓之間”。線性穩壓器只能降壓,所以輸入電壓低于“輸出電壓+壓差電壓”無法工作。至于輸入這種電壓以下會如何則視IC電路構造而定,但大多會呈現“輸入電壓-壓差電壓”左右的電壓。不過并不能保證是否穩定工作。如果輸入電壓更低時,一般認為會突然降至0V。但在以電池驅動等應用,電路都會持續工作到電池耗盡,這類電池應用也會使用到低電壓領域。
關鍵要點:
?圖10的關系須充分了解后設定輸出輸入條件。
輸出電壓范圍
圖 11
輸出電壓范圍為可變型的專用規格,固定輸出型則沒有。輸出電壓范圍,是指在支持可變上輸出電壓可設定的電壓范圍。
輸出電壓范圍基本上其可變型可設定的最低電壓為VREF。VREF是1-1)項工作原理中已說明的誤差放大器所連接的比較用基準電壓。工作電路無法處理低于基準電壓(VREF)的電壓。
VREF是IC的一部分,所以基本上無法從外部變更。一般來說,CMOS系線性穩壓器大概使用0.8V左右,而雙極是使用1.2V左右的VREF。這里必須注意的是,例如如果需要1V輸出功率時,則不得選擇1.2V的VREF。
圖 12
話題回到輸出電壓范圍,其最低電壓為VREFf,最大為最大輸入電壓(VIN MAX)-壓差電壓(圖10參考)。
輸出輸入條件可根據上述關系以計算求得,但有時會因功率損耗而受限制。進行不超過TjMAX的熱計算,有時會因VIN、VOUT、IOUT、Ta的的條件而需要權衡。
關鍵要點:
?通常無法將低于VREF的電壓設定為輸出。
?視設定條件而定,有時無法容許熱損耗,故必須通過熱計算來確認。
輸出精度(VREF精度)
圖 13
輸出精度為固定輸出型輸出電壓的容許誤差。以前的標準為±5%,最近則大多為±1%的高精度。
輸出精度與溫度及輸出電流密切相關,實際上的使用狀況并非只在25℃,故設計時須參考全溫度范圍規格。
可變型方面,VREF精度合適,將成為IC本身的精度。可變型的輸出電壓由于可用外置電阻來設定,因此,可變型的輸出精度須于VREF的精度摻入輸出設定電阻的誤差。
關鍵要點:
?可變型的輸出電壓精度受VREF精度及輸出設定電阻的誤差所影響。
?如果為通用電壓,則最好使用固定型。輸出精度更高,且不必外置2個電阻。
輸出電流
輸出電流的規格為保證可輸出最低限電流的項目,基本上想必大多規定最小值。視技術規格而定,有時以輸出電流界限(Output Current Limit)來表現。英語Limit的意義在此并非“限制”而是“界限”,如果可保證最小值,其意為“保證最小限度的電流值”,因此實際上為超過的電流。必須注意的是,有時會因誤認該值為限流值而破壞負載。此外,有些IC會規定最小值和最大值。此時最大值有電流被限制之意,為慎重起見,最好向廠商確認其限制值。
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