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當(dāng)輸入電壓超過現(xiàn)有LDO的zui高輸入電壓時(shí),可在LD0的輸入端增加一個(gè)“前置調(diào)節(jié)器”(Preregulator),以滿足高壓輸入的條件。利用前置穩(wěn)壓器提高LDO輸入電壓的電路如圖1所示。電路中采用一片由美國(guó)Micrel公司生產(chǎn)的MIC29150一12型低壓差線性穩(wěn)壓器,其zui高輸入電壓為+26V,輸出為+12V/1A。前置穩(wěn)壓器由達(dá)林頓管VT,電阻R1和R2、25V/200mW的穩(wěn)壓管VDz構(gòu)成。達(dá)林頓管的電流放大系數(shù)約為1000倍即可。R1為穩(wěn)壓管的限流電阻,R1、R2還作為達(dá)林頓管的基極偏置電阻。前置穩(wěn)壓器屬于粗調(diào)穩(wěn)壓器,后級(jí)LDO為細(xì)調(diào)穩(wěn)壓器,二者組成復(fù)合式穩(wěn)壓器。其作用是將外部輸入電壓降低到+26V以下,使之低于MIC29150一12的zui高輸入電壓值。該電路對(duì)前置調(diào)節(jié)器的精度指標(biāo)以及對(duì)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的指標(biāo)要求并不高,因?yàn)檫@些指標(biāo)可由后級(jí)LDO來實(shí)現(xiàn)。
選擇R1和R2的參數(shù)表如表1所列。UI(min)、UI(max)分別為輸入電壓的zui小值和zui大值。當(dāng)UI(max)<40V時(shí),可省去R2;當(dāng)UI(max)>40V時(shí)必須增加R2,通過R2進(jìn)行散熱。前置穩(wěn)壓器也承擔(dān)一部分功率損耗。需要注意的是該復(fù)合式穩(wěn)壓器對(duì)zui低輸入電壓也是有限制的,其輸出電壓必須低于輸入電壓的zui小值,才能正常工作。穩(wěn)壓管的zui大功耗為200mW。MIC29150―12的zui大功耗為13W;VT的功耗低于15W。
2 LDO的并聯(lián)使用方法
為獲得大電流輸出,可將兩片或兩片以上的LDO并聯(lián)工作構(gòu)成復(fù)合式穩(wěn)壓器。例如,采用兩片LDO可將輸出電流擴(kuò)展到2倍;如采用3片LDO,即可將輸出電流擴(kuò)展到3倍,以此類推。這種方法的特點(diǎn)是將總輸出功率平均分配給每個(gè)LDO,并能保持LDO的輸出特性。在同樣的總輸出功率下,使用兩片LDO配一個(gè)散熱器,要比使用一片LDO配同一個(gè)散熱器的散熱效率提高大約33%。
將兩片LDO并聯(lián)使用時(shí),必須使二者的電路參數(shù)及散熱量能實(shí)現(xiàn)匹配。因?yàn)長(zhǎng)DO中的PNP型調(diào)整管屬于雙極型晶體管,它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),在輸入電壓不變的情況下通過調(diào)整管的電流會(huì)變大。如果兩只調(diào)整管不能匹配或二者的工作溫度不同,負(fù)載電流不能被兩個(gè)LDO平均分配,通過其中一個(gè)調(diào)整管的電流就比通過另一個(gè)調(diào)整管的電流大。其結(jié)果是電流大的調(diào)整管將更熱,促使電流繼續(xù)增大,釀成“熱量失控”的惡性循環(huán)后果,zui終會(huì)導(dǎo)致zui熱的那片LD0損壞。
為使兩個(gè)LDO能并聯(lián)工作,一種簡(jiǎn)單而有效的方法是利用電流檢測(cè)電阻和運(yùn)算放大器,來監(jiān)控通過每個(gè)LDO的電流并使之保持平衡。以MIC29712型7.大電流、可調(diào)輸出式LD0為例,由兩片MIC29712并聯(lián)使用構(gòu)成的+3.3V/1的LDO電路如圖2所示。兩片MIC29712分別用LD01、LD02表示,其中LDOl作為主穩(wěn)壓器,LDO2為輔助穩(wěn)壓器。R1和R2為取樣電阻,選擇Rl=205kΩ、R2=124kΩ時(shí),輸出電壓的計(jì)算公式為
選擇R1=205kΩ、R2=124kΩ時(shí),Un=3.29V≈3.3V。
R3和R5均為電流檢測(cè)電阻,選擇其阻值的原則是在適度的輸出電流情況下,能提供一個(gè)足夠大的輸出電壓,以便使運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓可忽略不計(jì)。如果電阻太小,就會(huì)影響匹配;若阻值過大,復(fù)合式穩(wěn)壓器的壓差將會(huì)增大。運(yùn)算放大器MIC6211的反相輸入端接LDO1的輸出端,同相輸入端接LDO2的輸出端,運(yùn)算放大器的輸出端用來驅(qū)動(dòng)LD02的調(diào)整端ADJ。利用運(yùn)算放大器可監(jiān)控LDO2的輸出,使之與LDO1相匹配。MIC6211屬于高性能通用運(yùn)算放大器,電源電壓范圍是4~32V,采用單電源、雙電源供電均可。其轉(zhuǎn)換速率為6W/μs,增益帶寬為2.5MHz,帶內(nèi)部增益補(bǔ)償。具有反極性保護(hù)、輸出限流保護(hù)和輸出短路保護(hù)功能。反極性保護(hù)是指輸入電壓低于電源負(fù)端U-的電壓時(shí),能起到保護(hù)作用。
該項(xiàng)技術(shù)亦可應(yīng)用于3個(gè)或更多個(gè)LDO的并聯(lián)使用。實(shí)際上,只要為每個(gè)輔助穩(wěn)壓器都配一只電流檢測(cè)電阻和運(yùn)算放大器,即可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量穩(wěn)壓器的并聯(lián)擴(kuò)展應(yīng)用。需要指出,這里是把可調(diào)式主穩(wěn)壓器LDO1的輸出設(shè)定為+3.3V固定電壓,但并不推薦用固定輸出式LDO用作主穩(wěn)壓器。因?yàn)楹笳邲]有專門用于檢測(cè)負(fù)載電壓的ADJ端,并且當(dāng)通過電流檢測(cè)電阻的電流增加時(shí)輸出電壓會(huì)降低。
3 能從0V起調(diào)的LDO電路設(shè)計(jì)
某些實(shí)驗(yàn)室用的可調(diào)式線性穩(wěn)壓電源或供校準(zhǔn)用的精密穩(wěn)壓電源,要求輸出電壓必須能從0V開始連續(xù)可調(diào)。但可調(diào)式LDO的調(diào)整范圍只能從其基準(zhǔn)電壓UREF到zui高輸出電壓,UREF一般為1.2V左右。下面介紹能實(shí)現(xiàn)從0V起調(diào)的兩種方法。這兩種情況下都能消除內(nèi)部基準(zhǔn)電壓UREF對(duì)輸出零點(diǎn)的影響,但要求反饋回路中的所有節(jié)點(diǎn)必須以UREF為參考點(diǎn)并工作在線性區(qū)。
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