从零学运放—10电源演进过程
这一节我们讲下电源。因为在PCB设计中运放的实际使用,电源是非常关键的。电源设计的好坏对性能影响很大,尤其是开关的电源,很多人不懂开关电源情况下,PCB设计中会犯很大错误的,导致开关电源性能达不到想要的效果,反而导致了很多问题。所以用不好开关电源的情况下,宁可用线性电源。电源的PCB设计一定要遵循上一讲的PCB设计。
1、线性电源
上边电路是简单的比较常用的线性电源图。
线性电源是起源比较早的,比如电视机等家用电器上会有这样的电路,还有一些电瓶的充电器。当时还没有开关电源,所以往往是220伏经过变压器降压之后,再整流滤波之后通过调整管,上图中的3DD15C(这是国产一个型号NPN的功率管,一般都是金属外壳),Ds7.5V是个参考电压源(稳压电源),R4是可调节的,Ds上方的参考电压是7.5伏加上R4基极三极管PN节压降0.7伏,那么R4可调节电阻处就在8伏附近的电压,那么经过R3,R4,R5比例分压我们可以得到输出处的电压值。
我们来看下是否满足负反馈条件,当输出电压升高,R4电压高,Ds电压不变(7.5伏),三极管基极电压高,三极管导通,三极管集电极电压降低,左侧下边三极管基极电压降低,这个三极管上边三极管是射极跟随电路,3DD15射极电压降低,于是实现了负反馈。
那这个电路,跟鼎鼎大名的LM7805是同一套电路,这个电源电路的射极跟随电路就是一个负反馈,可以理解为一个负反馈的运放。只不过加了个基准电压源而已(Ds7.5V),其中的控制系统必须用一个大功率的NPN的管子(3DD15)。
上边说的是这个线性电源的基本原理,前边是一个滤波电容,后边是一个滤波电容就可以了。
2、线性电源LM7805
2.1、LM7805内部电路简析
那么这类线性电源的芯片呢,就是下边的LM78系列的芯片了。
LM7805最低输出电压是5伏,也有9伏、12伏、15伏、18伏、24伏,上图左侧是LM7805的内部结构图,因为不同厂家的78系列它的内部结构是有点差异的
上图所标是调整管部分。跟前边线性电路中射极跟随电路是等价的。
上图所标位置是限流保护,电流太大通过这个电阻做保护。
参考经过分压再反馈回去
上图是过压保护,输入电压太高,这里会起保护作用
上图是温度保护
2.2、LM7808的基本参数
*输出电压:5、6、7、8、9、10、12、15、18、24
*输入电压:35V(LM7824支持40V输入)
*输出电流:1A(TO220
*散热封装:TO-3、TO-220、TO-262、TO-223、D-PAK
第一个封装器件,是金属壳分装的,这个已经很老了,并且也很贵。我们最常用的是TO-220封装的
2.3、LM7805的关键指标
作为电源来说它是会发热的,所以封装非常关键,我们很多芯片可能不考虑封装,因为它发热量不大,但是对于电源芯片来说封装是非常关键的。
*最高工作温度:125度,一般电源芯片都在125度最高工作温度
*封装温升(TO-220):65度/W(空气),不同封装决定了它的温升,这个是TO-220这个封装,芯片自身产生1W的时候,它的温升是65度,这是很厉害的,这是指它独立的时候。如果有散热器的话1W对应的温升就没这么高了。
*输入输出最小压差:2.5V,这是个很重要的指标,最小不低于2.5V,也就是说30伏的输出最多能输出29伏,根据上边的原理图,两个三极管子分掉电压就是1伏,电压是从温度保护电路过来,所以又有一个压降,所以输出又有个减低,性能达到一个可观的情况必须扣掉2.5伏,30伏输入最高也就输出27.5伏。比如我们想要得到一个12伏的电源,那么我们的输入必须是14.5伏最低这么大的输入(LM7812)。
*输出电压范围(LM7805):4.8—5.2V,LM7805输出是5伏,那么它的输出是有电压范围的,并不是100%输出5伏的。它有个精度范围的。这个精度范围受制于它输出的负载,还有输入的电压,都有一定的影响。
*其它指标参考PDF文档
2.4、LM78系列的局限性
*NPN达林顿管三极管,高压差:2.5V
*高静态电流:5.0mA,就是芯片不工作也需要消耗5mA的电流
*低电压低功耗设备兴起:手机、平板(不适用这些场合)
*低电压低功耗芯片的普及:ARM、FPGA等3.3V、2.8V、1.8V、1.2V(不适用这些场合)
由于历史背景很早,变压器时代的,比如变压器降压等流时代用的或者应用于电视机的。
由于上边局限性,线性电源继续进化。
3、线性电源AMS1117系列
随着单片机之类芯片兴起,数字电路兴起这些微功耗的场合,还有一些低电压的场合,那就需要出现一些3.3V系列的,比如1.8、2.5、2.8这些供电电压要求的,于是出来了AMS1117系列的电源。
AMS1117系列要求工作在低电压上,那么输出电压就比较低,输出电压比较低的话要节能,压差就不能太大,比如输出3.3伏,那么压差如果是2.5伏的话像LM7805一样,那3.3加2.5等于5.8伏了,但是一般我们3.3伏的供电一般都是5伏供电(输入),所以说这个时候用LM7805着个芯片就不适用了。
于是设计人员经过改进。我们LM78系列使用2个NPN的三级管,那么把第一级的NPN换成了PNP,组成了一个PNP类型的达林顿管。如下节的AMS1117内部电路图。
3.1、AMS1117内部电路简析
PNP类型的压降就小了很多,比如一级的基极压差是低,那么三极管导通(导通压降0.3伏),二级压降0.5—0.7伏的话,压差只需要1伏就够了,所以这里改进最大的优点就是降低了输入输出之间的最低压差。
那么一级用PNP又引入了一个缺点,PNP的三极管耐压不高,也就是我的输入只能是10几伏,不能达到30伏了。往往应用于低电压场合,低电压场合追求的是效率,所说追求的是低压差,这种改进是非常有意义的。于是AMS1117大量的兴起,在ARM3.3伏的应用中AMS1117用量是最大的。
3.2、AMS1117基本参数
*输出电压:1.5V、18V、2.5V、2.8V、3.3V、5.0V
*输入电压:15V
*输出电流:800mA(SOT—223),这里边强调一下,这里并不是说它在800mA下工作,它只具备800mA的电流,能不能在800mA下工作取决于他的发热量。假如输入电压是15伏,输出电压假如是5伏,那么1117的压降就是10伏,这种情况下假如能够承受的发热量是1W,那么这个时候他通过的电流只能是100mA了,功率的电压*电流。实际上对于1117来说SOT-223发热量也就在1W附近。
*散热封装:TO—223、TO—252、SO—8
3.3、AMS1117关键参数
*最高工作温度:125度
*封装温升(TO—2223[SOT-223]):90度/W(空气),消耗1W产生温升可以达到90度,比如我们常温下也就30度,30+90就是120度,所以如果是裸露的话TO-223封装的话(没有PCB散热的情况下),基本上工作温度差不多到极限了,如果有PCB散热的话,那么每W的温升也就40-50度,那么30+40—50也有70-80度了,手摸上去已经烫手了,虽然说不至于烧,但也烫手了,所以也算是到极限了,所以说你不能让电源芯片一直工作在极限温度上吧。电源上所标的输出电流,只能说它具有这个能力,但是真正达到多少电流取决于它身上的压降,也就是输入电压减去输出电压*工作的电流就是产生的发热量找到每度产生的热,一般来说如果没有散热器的情况下(空气条件30度),我们高估一点,比如说每瓦90度的话,30+90=120也就是到达极限了,那么我们就认为1117最高也就承受1瓦。所以我们设计的1117消耗的功耗,不要超过极限的0.5瓦,电源芯片尽可能多留些余量。否则哪一天买到质量差一点的就爆掉了。如果PCB散热条件好的话,问题就不太大了。
*输入输出最小压差:1.0V,1117很适合输入5伏输出3.3伏的场合
*输出电压范围(AMS1117-3.3):3.267—3.333V,这个可以看到它比LM78系列精度高了很多
*其它指标参考PDF文档
这个芯片有个缺点,比如输出3.3伏,那么加1伏的压差就是4.3伏了,我们知道锂电池是3.4—4.2伏,一般取下限,3.4(因为工作不可能工作在4.2上),锂电池刚开始用4.2,那么随着使用变成3.8,3.7将到3.4,一般3.4是锂电池的最低限。但是很多ARM芯片工作在3.3伏上,由于压差的问题,所以1117不适合用于锂电池供电的系统场合。
3.4、AMS1117系列的局限性
*PNP达林顿三极管,中等压差:1.0V
*高静电电流:5.0mA
*移动设备的兴起,需要用锂电池3.4—4.2V供电,需要极低的功耗,极低的压差。(不适合)
由于上边局限性,线性电源继续进化。
4、LDO系列
由于AMS1117的芯片缺陷,于是我们开发出了基于CMOS技术的LDO(lowdrop positive voltage,低压差输出电源),
4.1、LDO内部电路简析
上图就是LDO内部等效电路,标记处使用的就是一个PMOS管,当ErrorAmp输出低电平的时候,PMOS管导通,那么压差几乎趋向于零,也就是保护电阻压差和PMOS管自身的压差。这里边ThermalProtection是热保护,ErrorAmp误差放大,OverCurrentShutDown过流检测。EN是控制引脚,那么LDO一般输出1.2V、1.8V、2.5V、2.8V、3.0V、3.3V,其中3.3V是最常用的。手机上之前常使用的是2.8伏,因为手机的一般端口都是2.8伏,实际上2.8伏的电压和3.3伏的电压是兼容的,因为它们两个压差差0.5伏,所以可以兼容的。所以手机为了省电取了3.3伏的下限。
由于LDO使用CMOS做的,尤其主控MOS管用的是PMOS,所以说它的输入电压不能很高,最高是5.5伏。所以说特别适合于用锂电池的场合,但是它的输入电压最高有5.5V所以在插入一些USB的设备中容易坏,因为有些USB设备它的供电可能超过5.5V,有可能引起损坏,但这种概率并不高。
4.2、LDO基本参数
*输出电压:1.2V、1.8V、2.5V、2.8V、3.0V、3.3V
*输入电压:5.5V
*输出电流:300mA(SOT—23)
*散热封装:SOT—23,SC70
LDO封装一般常用的就是SOT—23封装,比较小的(上左图),SC70也用过但是比较少见。
它的电流是300mA(SOT—23),那么我们算下它的发热量,比如我们输入电压是5伏,输出是3伏的话,那么压降就是2伏,SOT-23最大承受的也就是0.5瓦差不多,0.5瓦除以2伏,那么最高电流输出也就是250毫安,这是在5伏输入3伏输出的情况下。如果是5伏输入1.2输出的话,那这个电流就更小了,因为LDO自身压降有3.8伏,接近4伏了,那0.5瓦除以4就是125毫安。
4.3、LDO的关键参数
*最高工作温度:125度
*封装温升(SOT—23):130度/W(空气),每瓦对应的130度,刚才说了如果是0.5瓦的话,对应65度,比如本底是40度(因为有些设备壳子一包,空间温度可能30度,密封温升可能就升上去了,所以本底就是40度了,甚至更高),那么工作温度就是105度了,接近最高工作温度极限了,所以说SOT—23封装的自身产生功耗千万不要超过0.5瓦。而且SOT—23封装的只有一些脚印出来,也没法散热,所以可以把空气这个值直接拿进来计算。
*输入输出最小压差:0.18V@300mA,这是在300mA情况下,最小压差是0.18V,因为MOS管导通时讲的是电阻值是多少,还不是讲的压降,随着不同的电流下,因为MOS管导通之后它加在MOS管D与S之间的电压取决于电流的大小的,在300mA下压降是0.18伏。那么我们在100mA下除以3的话那就是0.06伏了,而这个电流越大压降会越高,所以一般来说小电流的话压降就可能比较小了,也就是0.0几伏了。手机里大量使用LDO,因为它的工作电压是2.8伏,那锂电池最低电压是3.4伏要关机的话,3.4伏减去2.8伏还有余量0.6伏压差,那么这里0.18mA足够它用了。
*静态电流:65uA,静态电流非常非常小,所以基本可以忽略不记。当然手机里边LDO大量使用一台手机LDO可能用到5-6个,那5-6个乘起来也不小,也接近0.3个mA了。
*其它指标参考PDF文档
4.4、LDO系列的局限性
*PMOS调整管,输入耐压较低,不能超过6V,使用局限性较大。一般用于锂电池供电或者5伏之类的USB供电场合,USB供电都有点危险。
*智能手机的兴起,耗电提高,需要低压大电流,LDO的效率太低。智能手机的内核一般工作电压在1.2伏,比如说锂电池最低3.4伏输入的话,你输出1.2伏,这样效率太低,1.2/3.4效率才30%,锂电池的电流有很大,所以低压差这种线性电源效率太低了。
由于LDO的局限性,技术又向前进一步
5、降压型开关电源
线性电源,当输入和输出压差比较大的情况下,就存在效率问题,为了解决效率引入了开关电源,降压型开关电源又叫巴赫电路
5.1、降压型开关电源
当开关导通的时候,MOS管导通,过来的电通过电感对电容C充电同时对负载R放电你,当开关关闭的时候,因为电感上已经有电流,电感的电流不能突变,它必须要续流因为它的能量要释放掉,于是通过二极管D持续续流,于是把电感上的能量释放给电容,通过电容给到负载R,当然续流是同时给C和R的,那么可以理解为当MOS管导通的时候,这个电压加在电感和负载上,因为电容电压不能突变,那么多余的电压就加在了电感上,因为电压加在电感上,电感的电流要慢慢增加,因为根据公式电感上的电流等于电压除以电感量,电流慢慢线性上升;那么关闭的时候呢,电感上的能量要释放,然后通过D二极管续流释放对电容C和电阻放电,一部分电放到了电容上存储起来了慢慢消耗,有一部分直接消耗在负载R上。这里的二极管叫续流二极管。
5.2、LM25系列
最经典的开关电源之后呢,继LM78系列之后也是国半开发出来的LM25系列。
5.3、LM2578内部电路简析
图中上半电路是该芯片使用电路图,下边的图是将芯片内部等效电路展开来看了。
输入电压是7—40V输入,通过开关芯片输出,有个续流二极管D1,输出电感L1(100uH),然后输出,输出还有个滤波电容,输出电压还要反馈回芯片;
开关电源需要电感,输出因为电感体积比较大很难集成到芯片里边,所以一般放在外边,并且电感也会发热,过电感之后才反馈回去;
引脚5是控制脚,低电平有效高电平无效,组成了一个5脚的开关电源。它相对于LM78系列来说,外部多了两个器件(续流二极管和电感),电感一般选择功率型电感,标配是100uH。
它的输出可以达到5.0伏,3A,我们78系列同样的封装5伏输出的话电流也就1A,那么它却可以达到3A,这就是因为效率提高了电流就大。
上图下半部是它的内部等效电路图。一般来说LM25系列的话我们就是把芯片直接贴在PCB板上,利用PCB板散热,基本上不怎么发热的,而LM78系列的话稍微压差一大,马上就发热很高,而25系列的话发热量并不高很低的,它电流就可以做得很大。所以说当接触LM25系列之后,基本上电源上都用LM25系列的。
看上图下半部的表格,输出有3.3伏、5伏、12伏、15伏,还有可调的输出电压的。
需要注意的一点是,LM25系列最大的缺点是需要一颗电感,电感选型很重要,一般我们不确定的情况下,电感就选择大一点,比如工作电流在1A的情况下,那电感一般要起码考虑过电流能够达到2A差不多的电感。
电感选型要求着这几点:
1、注意能过最大电流;2、电感量。电容的选择我们往往看2个指标,1、电容量;2、耐压值。电流又分两种,1、电阻产生的(线圈不是有电阻吗)发热量;2、磁饱和产生的发热量,但一般来说呢余量稍微取大一点的话关系不大。比如说工作电流要1A,那我取2A的电感就行了,稍微余量多一倍就足够了。
那么实践中呢,放一个电感上去发现它发热了,温升太高发热了,那就马上换一个大一些的,大一个规格型号的放上去就可以了。
同样续流二极管也一样,比如说1A的续流,一般起码要选用2A,因为开关电源它电流是个斜波,斜波的话实际上你工作在1A,可能工作在0-2A这个范围,就是斜波上去的,就是0随着时间增长到2A之后又到0这样反复变化,它是个斜波的开关式方案,或者有些时候呢不是从零开始从0.5到1.5再降下来0.5再到1.5这样的斜波,这个是分工作状态有些是连续的有些断续的。
电感选型就是 电感量和电流最大值
电容选型就是 电容量和耐压值
影响最大电流的两个地方,铜损(铜线的电阻发热)、磁损(磁芯的磁滞损耗)
电感的 磁饱和,就是耐流
电容的 耐压
因为超过这个电流值,电感就失效了,等价于超过耐压,电容失效,一个概念
其实,电容也有铜损,介质损耗
如下表
电容电感
导电材料金属金属
介质损耗绝缘介质导磁材料
极限耐压耐流
5.4、LM25系列基本参数
*输出电压:3.3V、5V、12V、15V
*输入电压:40V,还有个高压版本好像可以做到60伏附近
*输出电流:3A(TO—220)
*散热封装:TO—220,D2PAK
下图前两个封装是比较常用的,D2PAK是最常用的(因为发热量不高,直接贴在PCB板子上的)。
LM25最大确定是真货比较贵,7-8元一颗,并且市场上假货横行。
5.5、LM25系列关键参数
*最高工作温度:125度
*封装温升(TO—220):65度/W(空气)
*输入输出最小压差:3V
*效率:77%(12V输入,5V,0.5A输出)
*开关频率:50KHz
*静态工作电流:5.0mA
*其它指标参考PDF文档
LM25是基本上替代LM78系列的,利用它的高效率
5.6、LM25系列的局限性
*NPN达林顿三极管,高压差:3V
*高静态电流:50mA
*低电压大电流芯片兴起:大型FPGA,CPU,1V电压,电流可以达到100A(不是用LM25系列,功率不够,效率也不够)
*低电压低功耗设备兴起:手机、平板
*低电压芯片的普及:ARM、FPGA等3.3V、2.8V、1.8V、1.2V、1.0V
那么电源继续进化,一个选择是MP1584
6、MP1584应用
上一节课,我们提到过用过1584这个芯片,我在使用1584以前用的就是LM25系列的,因为价格太贵了用了台湾的一家公司(美台)的AP1501,后来发现AP1501性能不是很好,尤其保护做的没有LM25系列做的好,后来找到了MPS公司的MP1584芯片,而且淘宝上最容易买,性价比也比较高,也就是2-3块钱,很便宜。
它的缺点就是外围器件有点多,优点就是效率更高,并且保护方面非常好。性价比可以跟台湾的AP1501相比,性能又可以跟LM25相比,唯一缺点就是外围器件较多。除了外围器件多相对LM25输入电压略低一点最高28V。超过28V它会自动保护,用在24伏有些保守,因为24伏的话内压至少需要30伏以上,当然它也有个高压版本的,但是价格贵了。
大部分设备内部都采用12伏的基准电源,辅助电源,12伏电压并不是很高,很多器件都可以容忍12伏,12伏大家可以发现是个很特殊的值,它跟电瓶的电压很接近。们以前的铅酸电池,一节就是2伏,6节就是12伏,所以12伏是个很常用的一个电压;两个12伏就是24伏了就是工业电压;两个24伏就是48伏了一般用在电话机供电,通信电源很多都是用48伏的,为什么用48伏呢,因为电话线比较长,供电比较远,电压越高有利于远距离供电。
我们的设备内部一般都用12伏的话,12伏也够用了,对于28伏输入来说12伏就绰绰有余了。MP1584的工作频率比较高,可以从100K—1.5MHz,它的外围器件比较多,但器件体积可以比较小,比如他的电感只需要10uH,之前我们说的LM25需要的是100uH(因为LM25频率比较低50KHz),而MP1584是100K—1.5MHz,所以他的电感量可以大大降低,电感量一降低那电流值就可以上去,同样条件下体积也可以大大缩小。LM25和MP1584整体占用的体积差不多。
6.1、MP1584外围器件简析
输入没有大电解电容了只需要一个10uF的电容就可以了(体积很小),EN脚不怎么用,这个脚可以虚空(悬空,等下看个实际电路);
FREQ必须接200K;
(COMP)3脚接的是补偿电路(反馈补偿电路,必须接,这个会影响一定的频率芯片工作的时候这个地方不要碰,因为手的阻值太大了,手碰会影响整个电路的工作点);
反馈呢是R2和R1的分压(参考电压是基准电压的0.8伏),所以经过这两个电阻的分压得到任意电压,但是工业场合不建议采用这两个值,因为这两个电阻值太大很容易受环境干扰,所以一般小一点,这样抗干扰能力强一点,可以同比例的降低R2取1K、R1取3K抗干扰能力就很强了;输出接了23uF的电容滤波纹波效果就非常好了。
这里有个24伏曲线,并不是说24伏不能用,而是28伏的时候芯片会有保护。过于靠近保护电压了。8脚(BST)和1脚SW多了一个100nF的电容,是自举电容,
我们知道LM25系列的内部电路用的是三极管,三极管呢我们需要驱动,驱动的电压呢最高也就是电源电压,会导致输出电压偏低了,而MP1584里边就采用了自举电容进来把输入电压(比如输入12伏,通过自举电容产生一个高于12伏的电压,高于12伏的电压再驱动MOS管,就可以让MOS管彻底完全导通,这是自举电容在电路中的好处,让MOS管完全处于导通的状态,这样在MOS管上的压降很低,发热量很低),我们来看下下图
6.2、MP1584内部结构简析
Vout输出的电压通过电容产生自举产生个电压,这个自举电压作为下边的MOS管驱动器供电,驱动器电源电压加上电容电压就相当于升高了,驱动MOS管完全导通。
好再这么理解下,VIN电源电压过来,当Vout电压为低的时候,电源电流通过上部MOS管对电容充电,当Vout为高的时候(接近电源电压值),因为电容上有电压,导致BST脚电压高于电源电压,高于电源电压会给下方的MOS管驱动器供电,会得到一个比较高的驱动电压,驱动下方MOS管完全导通。
比如我输入电压12伏通过自举产生的电压多余5伏的话,那么17伏驱动MOS驱动器的话,完全可以把驱动器驱动,驱动器会输出一个高的驱动电压让MOS管完全导通。LM25电路中呢,电源电压直接过来的话,三极管就有0.5的压降,前级如果还有压降的话,怎样输出都达不到电源电压,LM25内部电路如下。
MP1584好就好在它有个自举电容让内部产生一个高于电源电压的驱动器电源,去驱动MOS管。
MP1584频率高的原因也是,内部集成了功率MOS管,因为MOS管的开关特性要高于三极管开关特性,所以频率可以做得比较高。LM25系列的只有50KHz,MP1584最高达到1.5MHz,频率高了很多,所以导致输出电感可以大大缩小。
6.3、MP1584的基本参数
*输出电压:0.8V基准可调电压输出
*输入电压:4.5—28V
*输出电压:3A(SOIC8E)
*散热封装:SOIC8E(SO8带散热热沉)
因为频率升高,MOS管采用自举电容,自举电容自举之后MOS管处于完全导通状态,上面不会产生压降,不会发热很高,所以它的体积可以很小,直接用了SO8封装,注意这个SO8底部有个框,它露铜的焊盘,所以做SO8封装的时候呢,中心一定要露出焊盘来,同时这个焊盘一定要接地,一般打到地上去,可以通过PCB散热。特别注意中间散热热沉的焊盘一定要流出来,之后焊盘上有过孔,直接打到主地上去,这样保证热传递下去。
6.4、MP1584关键参数
*最高工作温度:125度
*封装温升(单位:度/W):50(空气—没焊盘),10(热沉—有焊盘)
*效率:70—90%
*开关频率:100K—1.5MHz
*静态工作电流:100uA
*其它指标参考PDF文档
输入要求12伏,输出要求1伏,那么发热量会高,效率会低。
6.5、技术特点及缺点
*自举式驱动MOS管,频率高、体积小、功率密度大
*压降低:效率高
*静态工作电流低,但比LDO大
*输入电压不能低于4.5V,不适合锂电池供电的手机、平板等移动设备
那么在升级就是LTC3412啦
7、LTC3412应用
考虑到锂电池相关设备的使用,例如苹果手机,平板平板电脑啊,我们上边的MP1584是提供不了的。因为这些设备工作电压都很低,低功耗的电子芯片,可能只有1伏的供电电压,像苹果手机CPU工作电压也就1伏,还有锂电池供电,锂电池供电是3.4伏。那么利用常规的芯片已经不行了,MP1584都不行。必须要推出新的芯片来给低功耗硬件供电。
7.1、LTC3412外部电路简析
它的输入电压可以是3.3伏,那么我们锂电池供电3.4伏就完全可以使用。它的输出电感量只有0.47uH,可以驱动2.5V3A的设备,又比MP1584进一步。它的效率看曲线图可以达到90%多,非常高。
7.2、LTC3412内部电路简析
它的输出是CMOS型的输出,MP1584是单独的N沟道的CMOS管(它必须有一个续流二极管,续流二极管在低电压的时候它的损耗很大),而LTC3412采用的推挽式的,这种输出可以理解为PDM输出,它是利用占空比来调节输出电压,这个时候外部的二极管就不需要了,那么我们可以看到它的外部电路是没有续流二极管的,因为没有续流二极管,那么续流二极管就不会有发热量,所以效率也就提高了。
7.3、LTC3412基本参数
*输出电压:0.8V基准可调电压输出
*输入电压:2.5—5.5V,因看到这个就是CMOS做的,因为CMOS就是5.5伏以内的。
*输出电流:3A(SOIC8E)
*散热封装:TSSOP(带热沉)、QFN(带热沉)
7.4、LTC3412关键参数
*最高工作温度:125度
*封装温升(QFN单位:度/W):34(空气),1(热沉)
*效率最高:95%
*开关频率:300K—40MHz
*静态工作电流:64uA
*其它指标参考PDF文档
7.5、LTC3412技术特点及缺点
*PMOS与NMOS推挽式驱动,体积小,外围不需要续流二极管
*达到4MHz开关频率,电感体积小,滤波电容小
*输入电压不能高于5.5V,只适合锂电池等低电压供电
8、基准电压源
之前课程讲了,最常用的基准电压源就是稳压二极管了,但稳压二极管精度并不高,后来出来一个TL431
*ADC、DAC的基准电压
*各类电源的参考电压
8.1、TL431应用
TL431是个基准电压源,它是用量最大的一种,它最多用在开关电源上,几乎所有的开关电源都用到了它。左图信号控制输入,是参考电压的2.5伏,高于2.5伏它就导通,低于2.5伏它就关闭,这个之前也有提到过,《从零学运放—07理想晶体管-运放》就讲到了这个东西。这是TL431的使用,但是精度并不高。内部结构如下
8.2、TL431内部结构
2.5伏电压源,通过运放比较控制输出,当高于2.5伏,运放输出高导致三极管导通,输出变成低,形成一个负反馈。
8.3、TL431基本参数
*2.5V基准电压
*精度达到0.4%(8bit)温度系数:50ppm/C,ppm是百万分之一
*电流范围:1.0—100mA
*散热封装:TO92、SO8、DIP8
我们常用的是第一个封装,后面两种基本很少有人用了。
8.4、TL431技术特点及缺点
*通过可调电阻可实现最高36V基准电压,如下图分压电路
*广泛应用于精度要求不高的电源场合,尤其是各类开关电源,几乎都用TL431作为基准电压参考源
*精度只有0.4%,也就是8bit,一般单片机的ADC和DAC都达到10bit,甚至是12bit。所以满足不了ADC,DAC使用。
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