分壓器在電源設(shè)計中的應(yīng)用

在電源設(shè)計中，可以手動設(shè)置所需的輸出電壓。這是在大多數(shù)集成電源電路以及開關(guān)和線性穩(wěn)壓器 IC 中借助分壓器實現(xiàn)的。兩個電阻值的比率必須適合于設(shè)置所需的輸出電壓。圖 1 顯示了一個分壓器。內(nèi)部參考電壓 （VREF） 和所需的輸出電壓決定了電阻值的比率，如公式 1 所示：

參考電壓 VREF 由開關(guān)穩(wěn)壓器或線性常規(guī) IC 定義，通常為 1.2 V、0.8 V 甚至 0.6 V。此電壓代表輸出電壓 （VOUT） 可以設(shè)置的最低電壓。在已知參考電壓和輸出電壓的情況下，等式中仍有兩個未知數(shù)：R1 和 R2?，F(xiàn)在可以相對自由地選擇兩個電阻值之一，因為通常值低于 100 kΩ。

如果電阻值過低，則在運行期間由于恒定流動的電流 VOUT/（R1 + R2） 導(dǎo)致的功率損耗非常高。如果 R1 和 R2 的值均為 1 kΩ，則在 2.4 V 的輸出電壓下將流過 1.2 mA 的連續(xù)漏電流。這對應(yīng)于僅由分壓器產(chǎn)生的 2.88 mW 功率損耗。

取決于輸出電壓的設(shè)置精度以及 FB 引腳上電源誤差放大器中的電流有多高，通過考慮該電流可以更精確地指定公式 1。

圖 1. 穩(wěn)壓器中用于調(diào)節(jié)輸出電壓的分壓器。

但是，電阻值不應(yīng)太高。如果電阻值均為 1 MΩ，我們將只有 2.88 μW 的功率損耗。這種具有非常高值的電阻器尺寸的一個主要缺點是它會導(dǎo)致非常高的反饋節(jié)點阻抗。流入反饋節(jié)點的電流可能非常低，具體取決于電壓調(diào)節(jié)器。因此，噪聲會耦合到反饋節(jié)點并直接影響電源的控制回路。這會停止輸出電壓的調(diào)節(jié)并導(dǎo)致控制回路不穩(wěn)定。尤其是在開關(guān)穩(wěn)壓器中，這種行為至關(guān)重要，因為電流的快速切換會產(chǎn)生噪聲，并且會耦合到反饋節(jié)點。

R1 + R2 的有用電阻值介于 50 kΩ 和 500 kΩ 之間，具體取決于其他電路段的預(yù)期噪聲、輸出電壓值以及降低功率損耗的需要。

圖 2. 電源中放置良好的分壓器示例。

另一個重要方面是分壓器在電路板布局上的放置。反饋節(jié)點應(yīng)設(shè)計得盡可能小，以便非常少的噪聲可以耦合到這個高阻抗節(jié)點。電阻器 R1 和 R2 也應(yīng)該非常靠近電源 IC 的反饋引腳。R1 和負(fù)載之間的連接通常不是高阻抗節(jié)點，因此可以設(shè)計為具有更長的走線。圖 2 顯示了靠近反饋節(jié)點放置的電阻器示例。

圖 3. 在分壓器中沒有連續(xù)功率損耗的情況下調(diào)整輸出電壓。

為了降低分壓器的功率損耗，特別是在能量收集等超低功耗應(yīng)用中，一些 IC（如ADP5301降壓穩(wěn)壓器）具有輸出電壓設(shè)置功能，其中 VID 上的可變電阻值引腳僅在啟動期間檢查一次。然后存儲該值以用于持續(xù)運行，而無需電流不斷流過分壓器。對于高效應(yīng)用而言，這是一個非常明智的解決方案。

審核編輯：郭婷