运算放大器和p沟道MOSFET构成低压差高电流线性稳压器,对负载阶跃具有出色的瞬态响应。压差在 2A 负载时为 300mV。
线性稳压器(相对于开关类型)通常是产生低于3.3V的电源电压的最佳选择。在低输出电压和中等负载电流下,线性类型成本更低,需要的空间更少,但保持合理的效率。例如,图1所示电路的效率高于87%。
图1.这些线性稳压器在 2.9V 时可借助 5V 总线 (a) 或单独从 3.3V (b) 产生 2A 电流。
可用的“低压差”线性稳压器的压差可能不足以满足所需的负载电流。因此,图1电路采用低阈值p沟道MOSFET,在2A时仅降300mV。如果可用,应由 5V 总线为运算放大器和 2.5V 基准供电(图 1a)。较高的电源轨电压使运算放大器能够更快地驱动MOSFET,从而改善瞬态响应。(较新的处理器中的电源管理电路可以在数十纳秒内改变负载电流。
10MHz运算放大器允许从地到正电源轨的1.9V以内的共模输入,因此3.3V工作电压为2.5V基准提供了足够的空间。采用1.2V基准(图1b),3.3V电路在线路、负载、温度和电源电压瞬变的允许极端范围内提供±3%的初始输出精度和±5%的调节(对于测试的夹具)。图1a电路在极端情况下测得±4%,在初始精度下测得±2%。当5%V IN变化时,两个电路输出的变化均小于1mV,对于0A至2A负载变化时,电路输出的变化仅为3mV(有关1A至2A负载变化的影响,请参见图2)。
图2.对于1A至2A情况(b)和2A至1A情况(c),数字1电路的负载电流(a)的阶跃变化为每格10μs至100ns。输出电压(顶部走线)的垂直分辨率为 20mV/div,负载电流(底部走线)的垂直分辨率为 1A/div。
如果电路要适应快于100ns的瞬态上升时间,则布局至关重要。稳压器应靠近负载,VOUT应在负载处检测。运算放大器和基准电压源应具有单点接地,以防止接地反弹和噪声扰乱反馈环路。
由于任何瞬态的初始边沿都会被10μF输出电容吸收,因此这些元件(如所示的Sanyo OS-CON类型)必须具有非常低的ESR。为了最大限度地降低表面贴装电容器中引线电感的影响,您可以通过将输出电流直接穿过电容器的金属化触点,将引线长度几乎减小到零。
审核编辑:郭婷
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