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電源設(shè)計(jì)小貼士18:如何取得較高的低壓輸出精度

發(fā)布時(shí)間:2010-9-6 18:36    發(fā)布者:techieboy
關(guān)鍵詞: 小貼士
雖然輸出電壓不斷下降而穩(wěn)壓要求正變得越來(lái)越高,但是您的任務(wù)可能并非像其表面上看起來(lái)那么困難。即使必須要使用1%或更大的容差電阻來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),但您仍然可以得到非常精確的輸出電壓。

圖1顯示了一款典型的電源調(diào)節(jié)電路。輸出被分流降壓,并與參考電壓進(jìn)行比較。差異被放大,并用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)路。乍一看,您可能會(huì)認(rèn)為這一方案僅限于兩倍電阻容差精度。幸運(yùn)的是,實(shí)際并非如此;精度還是輸出電壓與參考電壓之比的強(qiáng)函數(shù)。


圖1:輸出精度是分壓器比、基準(zhǔn)精度和誤差放大器補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)。

三種不同的情況可以非常容易地說(shuō)明這一比率。第一種情況是假設(shè)一點(diǎn)分壓也沒(méi)有,換句話就是說(shuō)輸出電壓等于參考電壓。很明顯,這種情況下沒(méi)有電阻分壓誤差。第二種情況是假設(shè)輸出電壓大大高于參考電壓。在這種情況下,R1大于R2。分壓器誤差是電阻容差的兩倍,從而得到一個(gè)方向變化的R1值,以及往另一個(gè)方向變化的R2值。第三種易于說(shuō)明的情況是假設(shè)輸出電壓是參考電壓的兩倍。在這種情況下,額定電阻值相等。因此,如果電阻容差以反方向變化,則分壓器方程式頂部隨著該容差值變化,而分母變?yōu)榱恪?br />
圖2顯示了輸出精度,其為參考電壓與輸出電壓對(duì)比關(guān)系的函數(shù)。(詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程請(qǐng)參見(jiàn)附錄。)簡(jiǎn)化之后,分壓器精度為(1-Vref/Vout)*2*容差,其與我們通過(guò)檢查得到的三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)。我們對(duì)該方程式進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化處理,但對(duì)大多數(shù)電阻容差來(lái)說(shuō)都應(yīng)該足夠精確。


圖2:輸出精度很直觀:(1-Vref/Vout)*2*容差(顯示的1%電阻)。

有趣的是,這樣給低壓輸出帶來(lái)了更高的精度。許多IC參考電壓范圍為0.6~1.25 V之間,輸出電壓降至這一范圍時(shí)會(huì)帶來(lái)1%或更高的精度。表1給出了您可能需要了解的一些信息,這些信息是典型電阻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的電阻誤差術(shù)語(yǔ)匯編。在設(shè)計(jì)中,該列表會(huì)較難理解。大多數(shù)工程師都止步于初始容差,然而列表中還有一些或許不應(yīng)被忽略的誤差項(xiàng)。表格中的每一項(xiàng)都有其微妙的影響。例如,沒(méi)有指定具體的溫度系數(shù)范圍,而實(shí)際上兩個(gè)電阻都可能隨溫度變化以相同方向變化,并且不會(huì)在相反的極端。在對(duì)一些經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)查后,得出的結(jié)論是假設(shè)1%容差電阻的2.5%精度可在極端情況和合理成本之間得到一個(gè)合理的折衷方案。

表1:電阻容差可相加。


總之,提供較好的低壓輸出精度并非是一項(xiàng)令人畏懼的任務(wù),因?yàn)榈头謮浩鞅缺旧砭洼^為精確。

下一期我們將討論獲得負(fù)電壓的一種有趣的電源拓?fù)洌凑?qǐng)期待。

附件

求解計(jì)算頂部分壓器電阻值,其為分壓器比(R)的函數(shù):



重寫表達(dá)式為電阻容差(T)的函數(shù):



代入R1:



頂部和底部乘以R/R2:



除以R,然后減去1,得到誤差:



T<<1 時(shí):



作者:Robert Kollman
德州儀器(TI)公司
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