問:是否有任何好的解決方案可以產生僅幾百毫伏的微型直流電源電壓?答:只需將干凈的外部正電壓連接到DC-DC轉換器的反饋電阻即可。
在過去的幾年中,由于數字電路(例如微控制器,CPU和DSP)的幾何結構的不斷縮小,電子組件的電源電壓持續下降。
還有一些應用要求在測量領域中使用低電源電壓。
多年以來,線性穩壓器和開關穩壓器一直使用約1.2 V的反饋電壓。
該電壓由DC-DC轉換器IC中的帶隙電路產生,該電壓確定了可使用外部電阻分壓器設置的最低電壓。
到目前為止,大多數現代穩壓器IC均可產生0.8 V,0.6 V甚至0.5 V的輸出電壓。
內部基準電壓源也采用這種方式設計,因此可以獲得較低的電壓。
圖1顯示了這種類型的開關穩壓器LTC3822,該穩壓器產生具有0.6V參考電壓的0.6V反饋電壓。
圖1. LTC3822 DC-DC轉換器,它可以產生0.6V或更高的低輸出電壓。
但是,如果要求電源電壓低于0.6 V,則需要調整圖1所示的電路,否則無法使用。
通過一些技巧,您還可以使開關或線性穩壓器產生的電壓低于反饋電壓。
這可以通過使用圖2所示的電路來實現。
將電阻分壓器與外部偏置正電壓連接以調節輸出電壓。
該電壓可由低壓差穩壓器(LDO)或參考電壓源產生。
這樣,電阻分壓器構成了一個分壓器,電流IFB的流動方向與圖1中的常規情況相反。
在圖2中,電流從外部基準電壓源通過電阻器流至輸出電壓分頻器。
等式1示出了IC的反饋電壓(VFB),所需的輸出電壓(VOUT),外部正DC偏移電壓(VOFFSET)以及電阻分壓器的電阻R1和R2之間的關系。
為了選擇電阻分壓器的電阻,建議R1和R2之和在100kΩ和500kΩ之間。
這使得偏置電流在功率效率方面足夠低,但又足夠高以防止過多的噪聲耦合到敏感的反饋路徑中。
圖2.可以調節圖1的電路以產生低于0.6 V的輸出電壓。
通常采用該設計理念來產生低于開關穩壓器或線性穩壓器的最小額定電壓的電壓。
但是,應注意以下幾點:在打開DC-DC轉換器之前,應啟動并運行外部參考電壓源。
如果輔助電壓為0 V或具有高電阻,則DC-DC轉換器可能會產生過高的電壓并損壞負載電路。
在最壞的情況下,也就是說,當開關穩壓器沒有打開但施加了輔助電壓時,流經電阻分壓器的電流IFB將對輸出電容器充電,使其電壓高于設定電壓。
當負載具有極高的阻抗時,會發生這種情況。
因此,可能有必要設置最小負載以避免這種情況。
電阻分壓器的輔助電壓(圖2中為1 V)的精度直接影響所產生的電源電壓的精度。
因此,應使用特別干凈的低紋波電壓。
另外,并非所有的電壓轉換器都適合這種類型的操作。
例如,DC-DC轉換器中電流檢測放大器的測量范圍可能僅提供較高電壓下的工作范圍。
還應注意,在較高的輸入電壓下產生極低的電壓需要較低的占空比。
在這里,選擇具有最短導通時間并以低開關頻率工作的開關穩壓器IC可能會非常有幫助。
圖3.仿真工具(例如ADI的LTspice?)可用于執行電路的初始測試。
如果要運行輸出電壓低于IC制造商指定輸出電壓的線性穩壓器或開關穩壓器,則使用仿真工具(例如ADI的LTspice)進行初始檢查非常有用。
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圖3顯示了一個由LTC3822組成的電路,它使用一個額外的電壓源作為反饋路徑的偏置。
在該電路中,產生200 mV的輸出電壓。
根據數據手冊,LTC3822適用于產生低至0.6 V的輸出電壓。
在電路中,輔助電壓源(圖3中的電壓源V2)可以通過LDO穩壓器或基準電壓源來實現。
使用本文介紹的技術全面測試電路并