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线性稳压器IC的典型赁载环境

发布时间:2013/7/28 17:08:28 访问次数:598

    图1.10展示了线性稳压器的一个典型工作环境。MBRS140T3有效的负载元件包括封装的寄生器件、滤波电容、PCB以及负载电路。这个模型假定有效的负载从引脚而不是从键合点开始,因为引脚处是稳压点,此点电压被检测并反馈到控制环路。如果检测点没有引线,那么有效负载则直接从键合点开始,这时功率器件和监测点均连接此点。当稳压点位于引脚时,如图1. 10所示,键合丝的寄生电感(/BW)和电阻(RBW)就成为稳压器的一部分,反馈环路需要减小它们对输出的不利影响。换句话说,环路通过消除LBW和RBW的影响来实现对输出的稳压。
    图1.10线性稳压器IC的典型赁载环境

             
    如前面所提到的那样,输出电容COUT可以抑制瞬态响应引起的输出电压变化。对于外部补偿的稳压器,输出电容同时也设定了负反馈控制环路的低频主极点。输出电容和输入电容一样通常是在微法的量级。在实际电池应用中,普遍存在因有限输出电阻和有限响应时间等寄生效应而引起的瞬态噪声,而输入电容通常可以用来抑制瞬态噪声。钽电容由于价格便宜被广泛使用。这些器件不同程度地包含一个等效串联电阻RESR,此电阻的值一般为几个欧姆。
    陶瓷电容和片式多层陶瓷电容的等效串联电阻值比较低,它们有较好的高频性能和瞬态噪声抑制的能力,这也是设计师常常把它们置于负载附近作为旁路电容的缘故(图1.10的CH)。这些器件的价格较高,电容值通常在纳法级别,在多负载环境下,它们之和要小于1肚F。把它们放置在负载点可以使得其能够提供几乎所有的瞬态负载电流,同时减小输出电压变化,为负载提供足够的电流。使用钽电容则会使负载电流流经由C,UT、PCB引入的寄生串联电阻和寄生电感(Rlu;和Li,cm)。
    电容也会有一个等效串联电感(ESI),电感的值通常小于SnH。在低功率和低带宽的应用中,寄生电感的影响通常可以被忽略。在l)uS内经过SnH寄生电感的lOmA电流负载突变产出的ESL电压为50uV。
另外,在50ns内经过5nH寄生电感的lOOmA电流负载突变产出的ESL电压为lOmV,如果不考虑负载、电压调整率、电容瞬态压降、温度以及工艺偏差对输出的影响的话,仅相当于1V的输出电压值的1%。
    通常,稳压器功率模块的所有寄生器件会对直流、瞬态和效率性能产生负面影响。串联寄生键合线和PCB电阻RBW以及RPCH会引入与负载串联的直流欧姆压差和功率损耗,使得负载电压值小于目标值并高于预期的功率损耗。使用并联的键合线对于设计师很有吸引力,因为由此带来的寄生电阻和寄生电感都要小。同样的原因,负载越接近稳压器(使用短而宽的PCB线),电压差和功率损耗也就越小。

    图1.10展示了线性稳压器的一个典型工作环境。MBRS140T3有效的负载元件包括封装的寄生器件、滤波电容、PCB以及负载电路。这个模型假定有效的负载从引脚而不是从键合点开始,因为引脚处是稳压点,此点电压被检测并反馈到控制环路。如果检测点没有引线,那么有效负载则直接从键合点开始,这时功率器件和监测点均连接此点。当稳压点位于引脚时,如图1. 10所示,键合丝的寄生电感(/BW)和电阻(RBW)就成为稳压器的一部分,反馈环路需要减小它们对输出的不利影响。换句话说,环路通过消除LBW和RBW的影响来实现对输出的稳压。
    图1.10线性稳压器IC的典型赁载环境

             
    如前面所提到的那样,输出电容COUT可以抑制瞬态响应引起的输出电压变化。对于外部补偿的稳压器,输出电容同时也设定了负反馈控制环路的低频主极点。输出电容和输入电容一样通常是在微法的量级。在实际电池应用中,普遍存在因有限输出电阻和有限响应时间等寄生效应而引起的瞬态噪声,而输入电容通常可以用来抑制瞬态噪声。钽电容由于价格便宜被广泛使用。这些器件不同程度地包含一个等效串联电阻RESR,此电阻的值一般为几个欧姆。
    陶瓷电容和片式多层陶瓷电容的等效串联电阻值比较低,它们有较好的高频性能和瞬态噪声抑制的能力,这也是设计师常常把它们置于负载附近作为旁路电容的缘故(图1.10的CH)。这些器件的价格较高,电容值通常在纳法级别,在多负载环境下,它们之和要小于1肚F。把它们放置在负载点可以使得其能够提供几乎所有的瞬态负载电流,同时减小输出电压变化,为负载提供足够的电流。使用钽电容则会使负载电流流经由C,UT、PCB引入的寄生串联电阻和寄生电感(Rlu;和Li,cm)。
    电容也会有一个等效串联电感(ESI),电感的值通常小于SnH。在低功率和低带宽的应用中,寄生电感的影响通常可以被忽略。在l)uS内经过SnH寄生电感的lOmA电流负载突变产出的ESL电压为50uV。
另外,在50ns内经过5nH寄生电感的lOOmA电流负载突变产出的ESL电压为lOmV,如果不考虑负载、电压调整率、电容瞬态压降、温度以及工艺偏差对输出的影响的话,仅相当于1V的输出电压值的1%。
    通常,稳压器功率模块的所有寄生器件会对直流、瞬态和效率性能产生负面影响。串联寄生键合线和PCB电阻RBW以及RPCH会引入与负载串联的直流欧姆压差和功率损耗,使得负载电压值小于目标值并高于预期的功率损耗。使用并联的键合线对于设计师很有吸引力,因为由此带来的寄生电阻和寄生电感都要小。同样的原因,负载越接近稳压器(使用短而宽的PCB线),电压差和功率损耗也就越小。

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