输出安稳度关于任何电源规划而言都是一项关键问题。因为线性稳压器简略易用(大都线性稳压器只要三个插脚),所以很简略忘掉这一点的重要性。尽管现在具有许多能够保证输出安稳的技能,但最简略且最经济有用的计划是增加或运用输出电容器的等效串联电阻(ESR)。
此处以带5V输出的低压差正可调稳压器LM1084为例。LM1084能够为负载供给的电流为5A,它在或许存在大电流尖峰时能够发挥效果。它仍是一种准稳压器,即传输晶体管是一种由PNP晶体管驱动的单NPN晶体管,如图1中所示。因其内部架构所需,准稳压器的输出电容器中一般需求部分ESR来保证安稳度。
图1:准稳压器内部简化示意图
一般来说,钽电容器和电解电容器的ESR足以保证安稳度,但因为规划的空间要求越来越受限,因而尺度较小的陶瓷电容器成为了抱负挑选。因为陶瓷电容器简直不存在任何ESR,因而增加外部串联电阻仅仅用来模仿其行为。在本文中,我将运用LM1084来演示怎么预算输出中的最佳ESR值以及怎么在实验室中测验其有用性。
测验安稳度的办法
测验安稳度的传统办法是凭借频率呼应网络分析仪,将一个小的正弦信号引进反应环路中并丈量增益和相位呼应穿插频率。这种办法需求堵截反应环路,因而一般无法对反应环路内置于%&&&&&%(%&&&&&%)中的固定输出稳压器进行测验。这种办法设置起来较为繁琐,需求额定的实验室设备,并且预防措施采纳不妥还或许会形成差错。
简略的办法是进行负载瞬态测验,然后调查输出的振铃。图2是设置实例,能够为5V的稳压器输出供给50mA~1A的负载瞬态。函数发生器向N沟道FET的栅发送矩形波。当N沟道FET被驱动时,总负载电阻的有用值为5Ω。当N沟道FET没有被驱动时,负载电阻为100Ω,刚好能够满意最小负载要求。
图2:负载瞬态测验设置
调查输出振铃
可经过调查负载瞬态的输出振铃来断定稳压器是否安稳。图3是带有陶瓷输出电容器和未增加外部ESR的LM1084的示意图。图4是其负载瞬态呼应。如图4中所示,存在振铃过量的状况,您可为输出电容器增加部分ESR来进行按捺。但需求增加多少ESR呢?
图3:LM1084示意图—无ESR
图4:负载瞬态呼应—无ESR
ESR值的核算
您能够经过方程1测得恰当的ESR的值:
该方程能够核算出输出振铃或振动频率为零时的最小ESR。负载瞬态测验时,输出振铃频率提示0db交点挨近该频率,因而需求略微提高相位极限来按捺输出呼应。在该频率时设置为零即可提高您所需的相位极限。下面咱们依照图3和图4中的示例进行核算。
图4中的振动频率约为50kHz,输出陶瓷电容为22μF。将这些数字代入方程1中,即可得出ESR的最小值为145mΩ:
将145mΩ的ESR增加到输出呼应中,其效果如下。图5是增加了ESR的示意图,图6显现了负载瞬态呼应。尽管振铃已消除,但会发生副效果,即有用输出电容会跟着ESR的增加而削减,因而电容器的电阻会越来越大,然后导致原始输出的下跌更大。
图5:LM1084示意图—带ESR
图6:负载瞬态呼应—带ESR
综上所述,只需增加一个外部电阻即可按捺线性稳压器形成的输出振铃。若该电阻中带有陶瓷%&&&&&%,那么就会十分有用。核算办法很简略,测验和验证安稳度时需求用到的设备很少。