ATL431LI/ATL432LI高帶寬低Iq可編程分流調(diào)節(jié)器的全面解析

作為電子工程師，在電源管理和電壓調(diào)節(jié)領(lǐng)域，我們總是在尋找性能卓越、功能多樣的器件。今天，就來和大家詳細(xì)聊聊ATL431LI和ATL432LI這兩款高帶寬低Iq可編程分流調(diào)節(jié)器，探究它們的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：atl431li.pdf

關(guān)鍵特性引人矚目

高精度與寬電壓范圍

ATL431LI和ATL432LI在25°C時(shí)，基準(zhǔn)電壓容差表現(xiàn)出色，B級(jí)可達(dá)0.5%，A級(jí)為1%。最小典型輸出電壓為2.5 V，輸出電壓可在 (V_{ref }) 至36 V之間調(diào)節(jié)。這種高精度和寬電壓調(diào)節(jié)范圍，使得它們?cè)诒姸鄬?duì)電壓精度要求較高的應(yīng)用中能夠發(fā)揮重要作用，比如高精度電源、傳感器供電等。

寬溫度范圍與低溫度漂移

這兩款器件可在 -40°C至+125°C的寬溫度范圍內(nèi)工作，最大溫度漂移在I Temp下為 -17 mV，Q Temp下為 -27 mV。這一特性保證了在不同的環(huán)境溫度條件下，器件依然能夠穩(wěn)定工作，適用于汽車、工業(yè)等對(duì)溫度穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

低輸入電流與小封裝

基準(zhǔn)輸入電流 (I_{REF}) 最大僅為0.4 μA，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，基準(zhǔn)輸入電流的偏差 (I(dev)) 最大為0.3 μA。這樣低的輸入電流有助于降低系統(tǒng)的功耗。同時(shí)，它們提供了1-mm x 1-mm X2SON或SOT23-3等小封裝形式，非常適合對(duì)空間要求苛刻的應(yīng)用，如便攜式設(shè)備、小型電路板等。

強(qiáng)大的沉流能力

沉流能力方面，最小典型電流 (I{min }=0.08 mA(max )) ，最大陰極電流 (I{KA}=15 mA(max )) 。這種強(qiáng)大的沉流能力使得它們能夠在多種電路中穩(wěn)定地工作，為負(fù)載提供合適的電流。

功能模式靈活多樣

開環(huán)模式（比較器）

當(dāng)陰極/輸出電壓或電流不反饋到參考/輸入引腳時(shí)，器件工作在開環(huán)模式。在這種模式下，只要施加適當(dāng)?shù)年帢O電流 (I_{ka}) ，ATL431LI就具有很高的增益，可作為電壓比較器使用。它內(nèi)置的電壓基準(zhǔn)使其能夠靈活地監(jiān)測(cè)信號(hào)的欠壓和過壓情況。比如在電池管理系統(tǒng)中，可以利用它來監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)電池電壓低于或高于設(shè)定值時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

閉環(huán)模式

當(dāng)陰極/輸出電壓或電流反饋到參考/輸入引腳時(shí)，器件工作在閉環(huán)模式。大多數(shù)應(yīng)用都采用這種模式來調(diào)節(jié)固定電壓或電流。通過反饋機(jī)制，器件可以作為誤差放大器，計(jì)算輸出電壓的一部分并進(jìn)行調(diào)整，以保持所需的調(diào)節(jié)精度。在開關(guān)電源的反饋控制環(huán)路中，就可以使用ATL431LI來實(shí)現(xiàn)精確的電壓調(diào)節(jié)。

典型應(yīng)用廣泛拓展

比較器與集成基準(zhǔn)

在作為比較器與集成基準(zhǔn)的應(yīng)用中，需要確定輸入電壓范圍、參考電壓精度、輸出邏輯輸入高低電平閾值以及電流源電阻等參數(shù)。例如在如圖23所示的電路配置中，ATL431LI會(huì)將 (V_{REF}) 引腳電壓與內(nèi)部虛擬參考電壓進(jìn)行比較。當(dāng)提供適當(dāng)?shù)年帢O電流時(shí)，它能夠快速響應(yīng)。不過，要注意為參考引腳提供足夠的過驅(qū)動(dòng)電壓，以避免響應(yīng)緩慢或不準(zhǔn)確的問題。同時(shí)，為了使輸出邏輯能夠被接收邏輯設(shè)備正確讀取，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整輸出電壓，必要時(shí)可以使用電阻分壓器進(jìn)行衰減。

精密恒流Sink

在作為精密恒流Sink的應(yīng)用中，要確定輸出電流范圍、輸出電流精度以及ATL43xLI的功耗等參數(shù)。如圖25所示的電路中，ATL43xLI作為控制組件，與外部的通過組件（如BJT）配合，通過感測(cè)電阻 (R{S}) 實(shí)現(xiàn)精確的電流Sink功能。輸出電流范圍由電路中的方程確定，輸出電流精度則取決于ATL43xLI和感測(cè)電阻 (R{S}) 的精度以及它們的溫度系數(shù)。為了確保ATL43xLI能夠正常工作，需要通過設(shè)置外部偏置電阻來滿足其最小工作電流要求。

分流調(diào)節(jié)器/參考

在作為分流調(diào)節(jié)器/參考的應(yīng)用中，要關(guān)注輸入電壓范圍、溫度范圍、總精度、陰極電流、參考初始精度和輸出電容等參數(shù)。為了將陰極電壓編程為穩(wěn)定的電壓，需要在陰極和陽極引腳之間并聯(lián)一個(gè)電阻橋，并將中點(diǎn)連接到參考引腳。陰極電壓可以通過公式 (Vo=(1+R 1 / R 2) × V{REF }-I{REF } × R 1) 進(jìn)行近似計(jì)算，但要確保ATL431LI被完全偏置，以獲得足夠的開環(huán)增益。在編程輸出電壓時(shí)，除了 (V{REF}) 之外，還需要考慮 (R1) 和 (R2) 的精度、參考電壓隨溫度的變化 (V{I(dev)}) 、參考電壓隨陰極電壓的變化 (Delta V{REF} / Delta V{KA}) 以及動(dòng)態(tài)阻抗 (|Z_{KA}|) 等因素對(duì)總精度的影響。雖然ATL431LI在無電容負(fù)載時(shí)是穩(wěn)定的，但在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的負(fù)載電容，以提高瞬態(tài)響應(yīng)或?qū)崿F(xiàn)電源去耦功能。

帶光耦的隔離反激式電源

在帶光耦的隔離反激式電源應(yīng)用中，ATL431LI用于次級(jí)側(cè)的反饋網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)低待機(jī)電流的反饋網(wǎng)絡(luò)，以滿足歐洲CoC Tier 2和美國DoE Level VI的要求。系統(tǒng)的待機(jī)功耗需要低于75mW，因此反饋網(wǎng)絡(luò)的功耗需要小于40mW。在設(shè)計(jì)過程中，要合理設(shè)置ATL431LI的偏置電流和電阻反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。通過選擇合適的偏置電阻 (R{s}) 和反饋電阻 (R{1}) 、 (R_{2}) ，可以在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，降低系統(tǒng)的功耗。

設(shè)計(jì)與布局要點(diǎn)

電源供應(yīng)

當(dāng)使用ATL43xLIx作為線性調(diào)節(jié)器為負(fù)載供電時(shí)，通常會(huì)在輸出/陰極引腳上使用旁路電容。此時(shí)，要確保電容值在圖13所示的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。同時(shí)，要確保電源電壓有電流限制，以不超過最大陰極電流。還要限制流入Ref引腳的電流，避免超過其絕對(duì)最大額定值。對(duì)于需要分流大電流的應(yīng)用，要注意陰極和陽極的走線長度，并調(diào)整走線寬度以保證合適的電流密度。

布局設(shè)計(jì)

旁路電容應(yīng)盡可能靠近器件放置。載流走線的寬度要根據(jù)其承載的電流量進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，對(duì)于ATL43xLIx來說，這些電流通常較小。文檔中還給出了SOT23 - 3和X2SON (DQN)的布局示例，為我們的實(shí)際設(shè)計(jì)提供了參考。

熱考慮

ATL431LI的熱性能取決于功耗、熱阻和環(huán)境溫度。不同的封裝類型在散熱能力上有所差異，因此在PCB布局中需要考慮不同的因素。例如，DQN封裝的熱指標(biāo)會(huì)隨著散熱焊盤的連接方式而變化，如果預(yù)計(jì)ATL431LI在DQN封裝中會(huì)消耗較大的功率，建議將散熱焊盤連接到PCB的散熱區(qū)域。為了獲得更好的熱性能，建議使用大的偏置電阻來降低陰極電流。

總結(jié)與展望

ATL431LI和ATL432LI這兩款高帶寬低Iq可編程分流調(diào)節(jié)器憑借其高精度、寬電壓范圍、寬溫度范圍、低輸入電流、小封裝以及強(qiáng)大的沉流能力等特點(diǎn)，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中要充分考慮它們的特性和應(yīng)用要求，合理選擇器件和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也期待這類器件能夠在性能和功能上有進(jìn)一步的提升，為電子設(shè)備的發(fā)展提供更強(qiáng)大的支持。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過這兩款器件呢？有沒有遇到過什么特別的問題或者獨(dú)特的解決方案？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。