新型控製環路架構:電源穩壓器的超低噪聲解決方案
發布時間:2026-02-09 來源:轉載 責任編輯:lily
【導讀】電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)維(wei)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding),電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)搭(da)配(pei)內(nei)部(bu)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)的(de)調(tiao)節(jie)方(fang)式(shi)長(chang)期(qi)為(wei)行(xing)業(ye)標(biao)準(zhun)。但(dan)傳(chuan)統(tong)架(jia)構(gou)存(cun)在(zai)局(ju)限(xian),最(zui)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)受(shou)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)限(xian)製(zhi)、無法實現0V輸shu出chu,且qie噪zao聲sheng與yu輸shu出chu電dian壓ya相xiang關guan。為wei此ci,采cai用yong單dan位wei增zeng益yi設she計ji的de創chuang新xin控kong製zhi環huan路lu架jia構gou應ying運yun而er生sheng,可ke實shi現xian超chao低di噪zao聲sheng輸shu出chu,兼jian容rong線xian性xing與yu開kai關guan穩wen壓ya器qi,支zhi持chi0V超低輸出,為電源轉換技術帶來突破。本文將結合器件案例,介紹其原理、優勢並對比傳統架構不足。
電阻分壓器常常被用於檢測輸出電壓。圖1展示了一個降壓型穩壓器電路。在該控製環路中,電阻分壓器(RFB1和RFB2)將產生的輸出電壓調節到內部基準電壓(VREF)所指定的水平。這個基準電壓通常設置為1.2 V、0.8 V或0.6 V。隨後,誤差放大器(圖1中的運算放大器)的輸出會被饋送到控製塊,該控製塊負責管理電源開關(MOSFET)的開關時間。

圖1.配有電阻分壓器的電源轉換器的控製環路。
changqiyilai,zhezhongchuantongtiaojiefangfayizhishixingyebiaozhunzuofa。raner,rujinyizhonggengyoudetidaifanganyingyunersheng,tazaidianyuanzhuanhuanfangmianjuyouzhuduoyoushi,guangfanshiyongyukaiguanwenyaqihediyacha(LDO)穩壓器等器件。圖2呈現的新構想采用了單位增益架構,在此架構中,輸出電壓直接饋入誤差放大器,並通過連接到內部電源的一個電阻(RSET)進行調節。與圖1中采用電阻分壓器的傳統方法不同,新配置允許輸出電壓向下調節至0 V,而在傳統方法中,最小可調節電壓隻能達到與內部安裝的基準電壓相當的水平。
另一個優點是,在低於100 kHz的低頻下能夠產生更少的噪聲。通過並入一個CSET電容,它可對來自內部電流源的低頻幹擾進行平均處理,從而大幅降低這些幹擾。
在zai這zhe種zhong新xin架jia構gou中zhong,電dian阻zu分fen壓ya器qi的de電dian阻zu不bu會hui引yin入ru額e外wai的de噪zao聲sheng,使shi得de噪zao聲sheng特te性xing在zai很hen大da程cheng度du上shang與yu輸shu出chu電dian壓ya無wu關guan。因yin此ci,低di頻pin噪zao聲sheng不bu會hui隨sui著zhe輸shu出chu電dian壓ya的de升sheng高gao而er增zeng加jia。
ADI公司的許多超低噪聲線性穩壓器,例如20 V、500 mA超低噪聲LDO穩壓器LT3045等,都采用了這種環路調節技術。第三代Silent Switcher®係列新型降壓型開關穩壓器,如LTC8625S,就是運用這種創新方法設計的。

圖2.配有單位增益架構的電源轉換器的控製環路。
圖3展示了第三代Silent Switcher開關穩壓器LT8625S,使用免費仿真程序LTspice®進行建模。這款開關模式電源轉換器支持高達18 V的輸入電壓,並且能夠在高達8 A的負載電流下運行。在輸出電壓方麵,它在10 Hz至100 kHz的頻率範圍內產生4 μV rms的低頻噪聲。此外,它還內置了一個精密電流源,在-40°C至+125°C的整個允許溫度範圍內,精度可達±0.8%。

圖3.配有單位增益架構的第三代Silent Switcher開關穩壓器。
在圖3所示的電路中,輸出電壓是通過SET引腳上的電阻R5來設置的。值得注意的是,輸出電壓和PGFB引腳之間存在一個由R3和R2組成的電阻分壓器。這個電阻分壓器並不影響控製環路,僅用於使PG引腳正常工作。
此設計實現了從傳統成熟方法(例如在控製環路中應用電阻分壓器)向更為先進的現代技術(例如單位增益架構)dezhuanbian。zheyijinbuyiyizhongda,shidedipinfanweineidezaoshengshuipingdedaoledafujiangdi。ciwai,canliudeshaoliangzaoshengbingbuqujueyushedingdeshuchudianya,congernenggoushixiandizhi0 V的極低電壓輸出。許多新型線性穩壓器和開關穩壓器都采用了這一創新技術。
總結
dianyuanzhuanhuanqikongzhihuanluyicongchuantongdianzufenyaqimoshishengjiweidanweizengyijiagou,jiejuelechuantongfangandehexintongdian。xinxingjiagoubingqihuanluzaoshengyinruyuan,shixianyushuchudianyawuguandechaodidipinzaosheng,tupojizhundianyaxianzhizhichi0V輸出,且兼容性強。ADI公司LT3045、LTC8625S等器件驗證了其優越性,為高要求應用提供可靠方案。未來該架構有望替代傳統方法,推動電源轉換技術向更優方向發展。

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