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[分享] 电源中的分压器

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发表于 2022-12-26 12:22:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 eefocus_3884713 于 2022-12-26 12:23 编辑

在电源设计中,可以手动设置所需的输出电压。这在大多数集成电源电路以及分压器和线性稳压器IC中都可以在分压器的帮助下实现。两个电阻值的比值必须合适,以便能够设置所需的输出电压。图1所示为分压器。内部基准电压(V裁判)和所需的输出电压决定了电阻值的比值,如公式1所示:

图1.稳压器中的分压器,用于调节输出电压

基准电压V裁判由开关稳压器或线性常规IC定义,通常为1.2 V、0.8 V甚至0.6 V。该电压表示输出电压(V外) 可以设置为 。在已知基准电压和输出电压的情况下,等式中仍存在两个未知数:R1和R2。现在可以相对自由地选择两个电阻值中的一个,因为通常值低于100 kΩ。

如果电阻值过低,则由于不断流动的电流V引起的功率损耗外/(R1 + R2) 在操作期间非常高。如果R1和R2的值均为1 kΩ,则在2.4 V输出电压下,1.2 mA的连续漏电流将流动。这相当于仅分压器产生的2.88 mW功率损耗。

根据输出电压的设置精度以及FB引脚上电源误差放大器中的电流有多高,可以通过考虑该电流更精确地指定公式1。

但是,电阻值不应太高。如果每个电阻值为1 MΩ,则功耗仅为2.88 μW。这种具有非常高值的电阻尺寸的一个主要缺点是它会导致非常高的反馈节点阻抗。流入反馈节点的电流可能非常低,具体取决于稳压器。因此,噪声会耦合到反馈节点,直接影响电源的控制环路。这会停止输出电压的调节并导致控制环路不稳定。

特别是在开关稳压器中,这种行为至关重要,因为电流的快速切换会产生噪声,并且可能耦合到反馈节点。

R1 + R2的有用电阻值介于50 kΩ和500 kΩ之间,具体取决于其他电路段的预期噪声、输出电压值以及降低功率损耗的需求。

另一个重要方面是分压器在电路板布局上的放置。反馈节点应设计得尽可能小,以便将极小的噪声耦合到该高阻抗节点。电阻R1和R2也应非常靠近电源IC的反馈引脚。R1和负载之间的连接通常不是高阻抗节点,因此可以设计为具有更长的走线。图2显示了放置在反馈节点附近的电阻示例。

A.jpg

图2.电源中放置良好的分压器示例

为了降低分压器的功率损耗,特别是在能量收集等超低功耗应用中,一些IC(如ADP5301降压稳压器)具有输出电压设置功能,在启动期间仅检查一次VID引脚上的可变电阻值。然后存储该值以供持续运行,而不会有电流不断流过分压器。适用于高效应用的非常明智的解决方案。
图3.输出电压的调整,分压器中没有连续的功率损耗

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