線性穩(wěn)壓器IC的示例

本文講解中使用的線性穩(wěn)壓器IC是輸出電流為1.0A的“BDxxIC0系列”，是產(chǎn)品陣容廣泛的線性穩(wěn)壓器IC家族中的一個(gè)系列。BDxxIC0系列分為可變輸出型和固定輸出型，每種類型都有兩種封裝。HTSOP-J8封裝提供消費(fèi)電子、工業(yè)和車載三種等級(jí)。型號(hào)名稱中的“xx”為“00”時(shí)表示可變輸出型，固定輸出型則用兩位數(shù)的代碼表示設(shè)定的輸出電壓。本文主要以消費(fèi)電子級(jí)可變輸出型和固定輸出型為例進(jìn)行介紹。

框圖

■基本應(yīng)用電路

BDxxIC0系列具有很高的通用性，如上述的基本應(yīng)用電路所示，通常由輸入、輸出、FB/VO_S(可變型/固定型)、EN(輸出開/關(guān)切換)引腳組成。(※FIN表示底部裸露焊盤)

LDO(低飽和型)使用Pch的MOSFET作為輸出級(jí)晶體管，輸出電流為1A，基準(zhǔn)電壓(可變型)和輸出電壓(固定型)的精度高達(dá)±1%?？勺冚敵鲂涂赏ㄟ^(guò)外接電阻器R1和R2設(shè)定0.8V～4.5V之間的任意輸出電壓，固定輸出型則提供了1.0V～3.3V的9種電壓選擇。

該系列內(nèi)置有防止IC損壞的過(guò)流保護(hù)電路和溫度保護(hù)電路，并配備了控制輸出開/關(guān)的EN引腳。輸出電容可以使用陶瓷電容。

以下是BDxxIC0系列的特點(diǎn)：

線性穩(wěn)壓器IC的典型應(yīng)用電路示例

使用上述線性穩(wěn)壓器IC的典型應(yīng)用電路示例如下。

可變輸出型

首先介紹可變輸出型的應(yīng)用電路示例，包括兩種封裝的引腳配置和引腳功能。可變輸出型的外置元器件中，除了輸入電容和輸出電容外，還需要外接分壓電阻器來(lái)設(shè)置輸出電壓。

另外，即使封裝和引腳配置不同，同名引腳的功能也是相同的。與下述固定輸出型不同的是FB引腳。

※HTSOP-J8封裝的電路示例中使用EN引腳控制輸出開/關(guān)，而HVSOF6封裝的示例中是將EN引腳連接到VCC且不使用開/關(guān)功能。兩種封裝中EN引腳的功能是相同的。

※引腳配置圖為頂視圖。

固定輸出型

接下來(lái)介紹固定輸出型的應(yīng)用電路示例，包含兩種封裝的引腳配置及引腳功能。固定輸出型不需要外接分壓電阻器來(lái)設(shè)置電壓，所需的外置元器件僅有輸入電容和輸出電容。將可變輸出型中用于設(shè)定輸出電壓的FB引腳改為 VO_S 引腳，用于檢測(cè)負(fù)載端的輸出電壓。詳情將在后續(xù)的“開爾文連接”一文中單獨(dú)說(shuō)明。固定輸出型與可變輸出型一樣，即使封裝和引腳配置不同，同名引腳的功能是相同的。

※HTSOP-J8封裝的電路示例中使用EN引腳控制輸出開/關(guān)，而HVSOF6封裝的示例中是將EN引腳連接到VCC且不使用開/關(guān)功能。兩種封裝中EN引腳的功能是相同的。

※引腳配置圖為頂視圖。

可變輸出型線性穩(wěn)壓器IC的輸出電壓設(shè)定方法

以下內(nèi)容是設(shè)計(jì)時(shí)需要了解的事項(xiàng)。雖然這些內(nèi)容并不復(fù)雜，但相關(guān)注意事項(xiàng)仍需掌握。本節(jié)將介紹可變輸出型的輸出電壓設(shè)定方法。固定輸出型的輸出電壓是設(shè)定好的，只需選擇對(duì)應(yīng)電壓的IC即可。

首先介紹可變輸出型的應(yīng)用電路示例，包括兩種封裝的引腳配置和引腳功能。

建議將R1和R2的總和設(shè)定在1kΩ～90kΩ之間。

如上圖所示，該IC是向VO引腳輸出電壓，使FB引腳對(duì)地電壓為0.8V。R2的電流I2可通過(guò)0.8V/R2計(jì)算得出，R1的電流為R2的電流加上FB引腳的偏置電流IFB。但是由于FB引腳的內(nèi)部電路(誤差放大器)為MOSFET柵極輸入，偏置電流IFB極小，可以忽略不計(jì)。輸出電壓VOUT為0.8V加上R1和I2的乘積，如下式所示：

需注意的是，PCB(印刷電路板)走線時(shí)，輸出電壓設(shè)定電阻器R2的底部應(yīng)直接連接到GND引腳，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的負(fù)載調(diào)節(jié)性能。

下表列出了典型的輸出電壓設(shè)定電阻值。當(dāng)然，電阻值可以通過(guò)上述公式計(jì)算得出，但也可以直接使用這些表格。本例中使用的是E24系列的標(biāo)稱電阻值?！耙宰钌僭骷?shù)量設(shè)定”是從E24系列標(biāo)稱值中選取最接近計(jì)算值的電阻，每類各1個(gè)共2個(gè)電阻，允許一定的輸出電壓誤差?！?a target="_blank">高精度設(shè)定”則是通過(guò)組合多個(gè)電阻來(lái)匹配計(jì)算值，以實(shí)現(xiàn)更高的輸出電壓精度。

電阻器R1和R2應(yīng)使用相同類型的產(chǎn)品。不同類型的電阻器可能會(huì)因公差和溫度特性的差異導(dǎo)致R1和R2的比例發(fā)生變化，從而降低輸出電壓精度。此外，使用0402mm(01005inch)尺寸以下的貼片電阻器時(shí)，需注意電阻器的額定功率、額定電壓及最大工作電壓。

線性穩(wěn)壓器IC的開爾文連接

本節(jié)將介紹可以補(bǔ)償輸出電壓負(fù)載端電壓降的開爾文連接。需注意的是，有些固定輸出型IC(引腳功能)可能不支持開爾文連接。

通過(guò)對(duì)線性穩(wěn)壓器IC的輸出使用開爾文連接，可以補(bǔ)償輸出引腳到負(fù)載之間的電壓降，從而向負(fù)載提供設(shè)定好的輸出電壓值，這種方式有時(shí)被稱為“遠(yuǎn)端感測(cè)”?？勺冚敵鲂秃凸潭ㄝ敵鲂偷姆椒ú煌?，因此下面分別進(jìn)行介紹。

可變輸出型的開爾文連接

通常，輸出電壓設(shè)定電阻器連接到VO引腳時(shí)可以獲得更佳的調(diào)節(jié)性能。但如果負(fù)載電流較大、到負(fù)載的走線寬度較窄或到負(fù)載的距離較遠(yuǎn)時(shí)，可能會(huì)因PCB上薄膜走線的電阻而產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致負(fù)載端的實(shí)際電壓低于設(shè)定電壓。

通過(guò)將輸出電壓設(shè)定電阻分壓器的頂部盡可能靠近負(fù)載連接，可以補(bǔ)償該電壓降。將高阻抗電阻分壓器靠近IC放置，并將低阻抗電阻器頂部的走線延伸到負(fù)載，可提高抗噪聲性能。IC的GND側(cè)也應(yīng)通過(guò)獨(dú)立的接地線連接至負(fù)載，以避免受到負(fù)載電流造成的電壓降影響(見(jiàn)下圖)。

※ILARGE表示流經(jīng)電路板走線的大電流，VO和GND線上的電阻器符號(hào)表示走線電阻。

此外，IC的輸出電容COUT應(yīng)靠近負(fù)載放置，當(dāng)需要對(duì)急劇的負(fù)載變化迅速作出響應(yīng)時(shí)，可額外配置大容量電容CBULK

固定輸出型的開爾文連接

固定輸出型內(nèi)置有輸出電壓設(shè)定電阻器，通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)的三端穩(wěn)壓器中，電阻分壓器的頂部是在IC內(nèi)部連接到輸出端的(沒(méi)有下面框圖中的 VO_S 引腳，而是內(nèi)部連接到VO)，這種結(jié)構(gòu)的IC無(wú)法實(shí)現(xiàn)開爾文連接。BDxxIC0系列的電阻分壓器的頂部是連接到 VO_S 引腳的，因此可以像可變輸出型一樣實(shí)現(xiàn)開爾文連接(見(jiàn)下圖)。

※ILARGE表示流經(jīng)PCB走線的大電流，VO和GND線上的電阻器符號(hào)表示走線電阻。

如果到負(fù)載的電壓降問(wèn)題是由于穩(wěn)壓器IC沒(méi)有 VO_S 引腳或類似功能的引腳造成的，可以通過(guò)更換為具有此類引腳的穩(wěn)壓器IC來(lái)解決。

線性穩(wěn)壓器IC的輸出電壓誤差

輸出電壓必然存在誤差。例如對(duì)于固定輸出型，誤差看似是輸出電壓規(guī)格的最大值和最小值，但其實(shí)還需考慮其他相關(guān)參數(shù)的容差。

固定輸出型的最大輸出電壓誤差是輸出電壓容差、輸入穩(wěn)定性容差和負(fù)載穩(wěn)定性容差的總和。由于需要基于三個(gè)參數(shù)的最大值和最小值進(jìn)行組合計(jì)算，過(guò)程稍顯復(fù)雜，但這是預(yù)估最壞情況時(shí)必須考慮的因素。

可變輸出類型的誤差是基準(zhǔn)電壓（）容差乘以用于設(shè)定輸出電壓的外接電阻器容差的值（見(jiàn)下列公式）加上輸入穩(wěn)定性容差和負(fù)載穩(wěn)定性容差的總和?？勺冚敵鲂偷妮敵鲭妷喝莶睿?/span>

最小值

最大値