低壓差 (LDO) 線性穩(wěn)壓器廣泛應(yīng)用于噪聲敏感型應(yīng)用已有數(shù)十年了。然而，隨著最新的精密傳感器、高速和高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 (ADC 和 DAC) 以及頻率合成器 (PLL/VCO) 不斷向傳統(tǒng)的 LDO 穩(wěn)壓器提出挑戰(zhàn)，以產(chǎn)生超低輸出噪聲和超高電源紋波抑制(PSRR)，噪聲要求變得越來(lái)越難以滿足。例如，在為傳感器供電時(shí)，電源噪聲會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器通常用于配電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更高的整體系統(tǒng)效率。為了構(gòu)建低噪聲電源，LDO 穩(wěn)壓器通常會(huì)對(duì)噪聲相對(duì)較高的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸 出進(jìn)行后級(jí)調(diào)節(jié)，而無(wú)需使用龐大的輸出濾波電容。LDO 穩(wěn)壓器的高頻 PSRR 性能變得至關(guān)重要。

2015 年推出的 LT3042是業(yè)界一款在 1 MHz 下僅有 0.8 μV rms 輸 出噪聲和 79 dB PSRR 的線性穩(wěn)壓器。兩款類似的器件LT3045 和 LT3045-1可提供更高的額定值和附加功能。所有這些器件都是正 LDO 穩(wěn)壓器。當(dāng)系統(tǒng)具有雙極性器件 (例如運(yùn)算放大器或ADC) 時(shí)，必須在極性電源設(shè)計(jì)中使用負(fù) LDO 穩(wěn)壓器。LT3094 是一款具有超低輸出噪聲和超高 PSRR 的負(fù) LDO 穩(wěn)壓器。表 1 列出了 LT3094 及相關(guān)器件的主要特性。

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典型應(yīng)用

LT3094 具有精密電流源基準(zhǔn)，后接高性能輸出緩沖器。負(fù)輸出電壓可通過(guò)流過(guò)單個(gè)電阻的 ?100 μA 精密電流源進(jìn)行設(shè)置。這種基于電流基準(zhǔn)的架構(gòu)可提供寬輸出電壓范圍 (0 V 至 ?19.5 V)，并提供幾乎恒定的輸出噪聲、PSRR 和負(fù)載調(diào)節(jié)，與設(shè)置的輸 出電壓無(wú)關(guān)。

LT3094 具有超低輸出噪聲，在 10 Hz 至 100 kHz 范圍內(nèi)為 0.8 μV rms，并且在 1 MHz 時(shí)具有 74 dB 超高 PSRR。此外，LT3094 具有可編程電流限制、可編程電源良好閾值、快速啟動(dòng)功能和可編程輸入至輸出電壓控制 (VIOC)。當(dāng) LT3094 對(duì)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行后級(jí)調(diào)節(jié)時(shí)，如果 LDO 穩(wěn)壓器輸出電壓可變，LDO 穩(wěn)壓器兩端的電壓將通過(guò) VIOC 功能保持恒定。

LT3094 通過(guò)內(nèi)部保護(hù)功能避免器件損壞，包括具有折返功能的內(nèi)部限流、熱限制、反向電流和反向電壓保護(hù)。

直接并聯(lián)實(shí)現(xiàn)更高的電流

LT3094 可以輕松并聯(lián)以增加輸出電流。為了使兩個(gè)器件并聯(lián)，將 SET 引腳連接在一起，并在 SET 引腳和地之間放置一個(gè)SET 電阻 RSET。流過(guò) RSET的電流為 200 μA，是單個(gè)器件中 SET 電 流量的兩倍。為了獲得良好的均流特性，LT3094 的每個(gè)輸出都使用一個(gè) 20 mΩ 的小鎮(zhèn)流電阻。

其中輸入電壓為 ?5 V，輸出電壓為 ?3.3 V，運(yùn)行于 1A 負(fù)載電流下。每個(gè)器件的溫度大約升至 50°C，表明熱量均勻分布。對(duì)于更高輸出電流和更低輸出噪聲，可以并聯(lián)的器件數(shù)量沒(méi)有限制。

具有可變輸出電壓的正負(fù)雙電源

電源通常配置由 LDO 穩(wěn)壓器進(jìn)行后級(jí)調(diào)節(jié)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)低輸出噪聲和高系統(tǒng)效率。為了在功耗和 PSRR 之間保持適當(dāng)?shù)臋?quán)衡，LDO 穩(wěn)壓器的輸入和輸出之間的優(yōu)化電壓差約為 ?1 V。在可變輸出電壓系統(tǒng)中保持這種電壓差很復(fù)雜，但 LT3094 具有跟蹤功能 VIOC，即使輸出電壓變化，它也能在 LDO 穩(wěn)壓器兩端保持電壓恒定。

LT8582 是一款具有內(nèi)置開(kāi)關(guān)的雙通道 PWM DC/DC 轉(zhuǎn)換器，能夠從單個(gè)輸入產(chǎn)生正輸出和負(fù)輸出。LT8582 的第一個(gè)通道配置為 SEPIC 用于產(chǎn)生正輸出，第二個(gè)通道是反相轉(zhuǎn)換器用于產(chǎn)生負(fù)電源軌。在負(fù)電源軌中，LT3094 兩端的電壓由 VIOC 電壓控制

其中 VFBX2 為 0 mV， IFBX 為 83.3 μA。將 R2 設(shè)置為 14.7 kΩ，則對(duì)于可變輸出電壓可將 VIOC 電壓設(shè)置為 1.23 V。電阻 R1 為 133 kΩ時(shí)，將 LT3094 的輸入電壓限制為 16.5 V，則計(jì)算如下

當(dāng)輸出電壓從±3.3 V 變化至 ±12 V 時(shí)，LT3094 的溫升保持不變。表 2 列出了所有三款器件的電壓和電流。

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在圖 5 中，除了 LT8582 的輸出電容之外，在 LT3094 的輸入端未放置額外電容。通常，輸入電容會(huì)降低輸出紋波，但對(duì) LT3094 來(lái)說(shuō)并非如此。如果 LT3094 具有輸入電容，則開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)電流將流過(guò)輸入電容，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器與 LT3094 輸出的電磁耦合。輸出噪聲會(huì)增加，從而使 PSRR 降低。如果開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器位于具 LT3094 兩英寸的范圍以內(nèi)，為了獲得優(yōu)質(zhì)的 PSRR 性能，我們建議不要在 LT3094 的輸入端放置電容。

結(jié)論

LT3094 是一款具有超低噪聲和超高 PSRR 的負(fù) LDO 穩(wěn)壓器。它采用基于電流基準(zhǔn)的架構(gòu)，可使噪聲和 PSRR 性能獨(dú)立于輸出電壓，多個(gè) LT3094 可以輕松并聯(lián)，以增加負(fù)載電流并降低輸出噪聲。當(dāng) LT3094 用于對(duì)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行后置調(diào)節(jié)時(shí)，VIOC 功能可以較大限度地降低?

審核編輯：郭婷