无电阻分压器的调节环路
电力转换器通常包含控制环路,以保持固定输出电压,不受输入电压或负载电流变化的影响。
电阻分压器常用于感应输出电压。图1展示了一个例子——降压转换降压调节电路。在这个控制环路中,一个电阻分压器(RFB1和RFB2)将产生的输出电压调整到由内部参考电压(VREF)指定的电平。该参考电压通常设为1.2、0.8或0.6 V。误差放大器的输出(图1中的运算放大器)随后被输入一个控制模块,该模块负责管理电源开关(MOSFET)的切换时间。

1. 带有电阻分压器的电力变换器的控制环路。
一种新方法:统一增益架构
长期以来,这种传统调节方法是标准。然而,现在存在一种更优越的替代方案,提供了许多功率转换的优势,包括开关调节器和低电压(LDO)调节器。
图2展示了新概念,采用单位增益架构,输出电压直接输入误差放大器。输出电压通过连接内部电源的电阻(RSET)进行调节。

2. 具有单位增益架构的电源转换器的控制环路。
这种配置允许输出电压调节至0 V。这与图1中所示的电阻分压器方法不同,后者最小可调输出电压等于内部安装参考电压的电位。
另一个优点是能够在低于100 kHz的低频下产生更少的噪声。通过引入CSET电容,它平均了来自内部电流源的低频扰动,大大减少了这些干扰。
在这种新架构中,电阻分压器的电阻不会引入额外的噪声,使得噪声行为在很大程度上独立于输出电压。因此,低频噪声不会随着输出电压升高而增加。
静音切换器降压调节器示例
许多模拟器件的超低噪声线性稳压器,如LT3045 20伏,500毫安的LDO稳压器,都采用了这种环路稳压技术。第三代静默切换器系列(如LTC8625S)中的新型降压调压器也采用了这一创新方法。
图3展示了使用模拟程序LTspice建模的LT8625S。该开关电源变换器支持最高18伏的输入电压,并可在最高8安培的负载电流下工作。它在输出电压上产生4 μV RMS的低频噪声,范围介于10 Hz到100 kHz之间。此外,它还内置了精密电流源,在整个允许温度范围(–40°C)到+125°C内精度为±0.8%。

3. 第三代静默切换器切换稳压器,采用一增益架构。
在图3中的电路中,输出电压通过SET引脚上的电阻R5来设置。需要注意的是,输出电压与PGFB引脚之间存在由R3和R2组成的电阻分压器。这个电阻分压器不影响控制环路,只用于作PG引脚。
设计从传统且成熟的方法,如在控制环中使用电阻分频器,转向更现代的单位增益架构技术。这一进步使得在低频段产生显著降低的噪声水平。此外,剩余的最小噪声不依赖于设定的输出电压,从而能够产生低至0伏的极低电压。许多新型线性调压器和开关式调压器都采用了这一创新。
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