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電源設(shè)計小貼士18:如何取得較高的低壓輸出精度

發(fā)布時間: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)壓要求正變得越來越高,但是您的任務(wù)可能并非像其表面上看起來那么困難。即使必須要使用1%或更大的容差電阻來進行設(shè)計,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,并與參考電壓進行比較。差異被放大,并用于驅(qū)動調(diào)節(jié)環(huán)路。乍一看,您可能會認為這一方案僅限于兩倍電阻容差精度。幸運的是,實際并非如此;精度還是輸出電壓與參考電壓之比的強函數(shù)。


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

三種不同的情況可以非常容易地說明這一比率。第一種情況是假設(shè)一點分壓也沒有,換句話就是說輸出電壓等于參考電壓。很明顯,這種情況下沒有電阻分壓誤差。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,從而得到一個方向變化的R1值,以及往另一個方向變化的R2值。第三種易于說明的情況是假設(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比關(guān)系的函數(shù)。(詳細推導過程請參見附錄。)簡化之后,分壓器精度為(1-Vref/Vout)*2*容差,其與我們通過檢查得到的三個數(shù)據(jù)點相關(guān)。我們對該方程式進行了一些簡化處理,但對大多數(shù)電阻容差來說都應(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會帶來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)品說明書的電阻誤差術(shù)語匯編。在設(shè)計中,該列表會較難理解。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。表格中的每一項都有其微妙的影響。例如,沒有指定具體的溫度系數(shù)范圍,而實際上兩個電阻都可能隨溫度變化以相同方向變化,并且不會在相反的極端。在對一些經(jīng)驗豐富的設(shè)計工程師進行簡單調(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令人畏懼的任務(wù),因為低分壓器比本身就較為精確。

下一期我們將討論獲得負電壓的一種有趣的電源拓撲,敬請期待。

附件

求解計算頂部分壓器電阻值,其為分壓器比(R)的函數(shù):



重寫表達式為電阻容差(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:



作者:Robert Kollman
德州儀器(TI)公司
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