3A线性稳压器可轻松并联以分散功率和热量

30多年来，基本的3端子稳压器一直是设计师工具包的构建模块，其基本架构没有任何重大变化。电阻分压器使用固定基准电压源将输出电压提升至所需电平。这些是易于使用的设备，因此它们很受欢迎，但这种简单的架构有一些固有的缺点。

使用传统线性稳压器的一个缺点是最小输出电压仅限于稳压器的基准电压。另一个是，通过并联器件不容易增加可用输出电流或分散功耗。为了在多个稳压器之间分配负载，必须添加大镇流电阻，这会产生负载调节误差，或者使用复杂的输入检测电阻和运算放大器环路方案来平衡负载，这不可避免地抵消了最初使用表面上简单的线性稳压器提供的简单性承诺。

但是，如果基准电压源被抛弃并替换为精密电流源怎么办？由此产生的器件看似简单，如图1的框图所示;精密电流源连接到放大器的同相输入端，输出驱动一个大的NPN调整元件并连接到反相输入以提供单位增益。对古老的线性稳压器器件的这种微小变化在多功能性和性能方面产生了巨大的收益。

图1.LT3083 框图。

现在，在这种新架构中，在并联稳压器时将每个SET引脚连接在一起，为所有误差放大器提供了一个公共参考点，从而可以用毫欧镇流器来平衡任何器件之间的失调变化。突然之间，很容易在需要的多个器件之间分散功耗，并根据需要调整输出电流。这种架构的优点在于，单个电阻为所有稳压器生成参考点，无论使用一个、十个还是一百个稳压器。此外，该架构允许零电阻等于零输出——不再有固定的基准电压来限制可用输出电压范围的底端。

新架构的优势

LT3080 1.1A 线性稳压器是首款采用精准电流源架构的线性稳压器，因此可以通过并联任意数量的 LT3080 来产生高电流、表面贴装电源。LT3083 紧随 LT3080 的脚步，具有类似的高性能规格，但具有增加的 3A 输出电流能力。这种新架构提供的性能优势很多。

频率响应和负载调整率是固定的

对于传统的线性稳压器，增益和带宽会随着输出电压通过电阻分压器的变化而变化。旁路稳压器的反馈引脚会影响环路响应。负载调整率不是一个固定值，而是当电阻分压器增加任何电压偏差时输出的固定百分比。此外，基准电压噪声由同一电阻分压器获得。

使用电流源和单位增益缓冲器可消除这些缺点。由于误差放大器始终处于单位增益，因此频率响应不会随输出电压或旁路参考点而变化。负载调整率现在是一个固定值，与输出电压无关。由于旁路不会影响环路响应，因此可以消除两个噪声源：基准电流噪声和电阻散粒噪声使用单个电容器进行静音。这只在输出端留下误差放大器噪声，并且无论输出电压如何，它都保持在固定水平。

一流的直流特性

LT3083 的 DC 特性与原始的 LT3080 相同。LT3083 将 NPN 调整器件的集电极分离出来，以最大限度地降低功耗。误差放大器的负载调整率通常低于 1mV，在 50μA 基准电流下几乎无法测量。基准电流的电压调整率小于0.0002%/V，误差放大器失调时典型值为2μV/V。基准电流的温度特性非常出色，在整个工作结温范围内通常保持在0.2%以内，如图2所示。

图2.参考电流温度特性。

LT3083 还提供了凌力尔特器件闻名的所有保护功能：具有安全工作区保护的电流限制可在短路条件下保护器件免受损坏，而热限制功能可在功率耗散过大的情况下确保器件安全。

一流的交流特性

不要以为为了实现高 DC 性能而牺牲了 LTC3083 的 AC 特性。瞬态响应非常出色，输出电容低至 10μF。无需添加ESR即可使用小型陶瓷电容器。在基准电阻两端使用一个旁路电容可提供慢启动功能;输出电压遵循由SET电阻和旁路电容产生的RC时间常数。并联器件在噪声性能方面也具有优势。并联多个 LT3083 稳压器可降低输出噪声，其方式与并联 n 个运放可将噪声降低 √n 倍相同。

应用

LT3083 看似简单的架构和高性能参数使其成为适用于基本线性稳压器以外的应用的强大构建模块。它可以很容易地并联以增加输出电流并传播热量。主动驱动SET引脚是完全可以接受的;低失调和高输出电流允许在高功率电平下提供高精度基准电源。数字可编程电源可通过使用DAC驱动SET引脚来实现。精确电流源的实现没有太大的困难。可能性仅受用户创造力的限制。

并联稳压器增加电流并散发热量

图 3 示出了如何并联多个 LT3083 以增加输出电流和散热。请注意，平衡稳压器之间的负载所需的最小镇流器。只需增加更多的LT3083，即可产生安静、准确的高电流表面贴装电源。 功耗均匀分布在并联稳压器上，但仍需要热管理。稳压器两端的压降仅为0.5V，3A负载相当于1.5W的功耗，推动了表面贴装设计的热能力。

图3.并联稳压器可实现更高的电流和散热。

高电流基准缓冲器

创建高电流基准电压缓冲器只需很少的功夫，如图4所示。在该电路中，一个 LT1019-5 输出连接以吸收稳压器的 50μA 基准电流。该基准在整个温度范围内提供 0.2% 的精度，即 10mV。LT3083 中的最大失调电压为 4mV 时，输出准确度保持在 0.3% 以内。LT3083 中的基准电流准确度不是影响输出容差的一个因素，并且没有电阻器来呈现电位容差变化。

图4.高电流基准电压缓冲器。

数字编程输出

以数字方式设置输出电压只需增加一个DAC来驱动SET引脚。图 4 重点介绍了 DAC 如何将 LT3083 输出设置为在 1.5LSB 内从 0 到高于 16V 的任意电压。在该电路中，一个采用一个 4.096V 基准的 LTC2641-12 通过 LT1991 驱动 LT3083 的 SET 引脚 （配置为增益为 4）。

同样，LT3083 的严格规格也实现了如此出色的性能。请记住，在最小输出电压下工作时，必须满足最小负载电流要求——在低输入电压下工作时，负载小于500μA，远低于需要5至10mA电流的传统线性稳压器。

简单的 2 端子电流源

在某些应用中，电流源可能很难实现。有些必须以接地为参考，有些必须以正电源轨为参考，而最困难的设计需要浮动的 2 端子器件。LT3083 可轻松配置为一个 2 端子电流源，只需调整外部电阻器的比率并添加补偿即可，如图 5 所示。电流源可以接地参考，参考正电源轨或完全浮动，无需担心。

图5.数字可编程电源。

图6.2端子电流源。

结论

隐藏在LT3083框图所示的简单架构后面的是一款高性能、高度通用、突破性的构建模块器件。LT3083 结合了 LT3080 的架构飞跃、出色的 AC 和 DC 特性以及增加的电流，可轻松解决传统的 3 端子或低压差稳压器无法触及的问题。它可用于工作电压低至零伏的电源，并联用于高电流和散热，或动态驱动。高电流线性电源现在可用于表面贴装板，而不会牺牲性能。

审核编辑：郭婷