一款適合低電壓轉(zhuǎn)換的新型線性單電源穩(wěn)壓器

  程序電路完成的主要任務(wù)是對(duì)輸送帶輸送的板材進(jìn)行長(zhǎng)度計(jì)量和裁切控制，因而13-63程序步為一段對(duì)高速計(jì)數(shù)輸入的高速計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行相關(guān)算術(shù)計(jì)算的程序，從而得出裁切長(zhǎng)度、減速距離與當(dāng)前長(zhǎng)度監(jiān)控值等數(shù)據(jù)（見下文程序解析）;

　　裁切控制應(yīng)用了HSCST（高速計(jì)數(shù)有效）指令，以取出旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，并存入數(shù)據(jù)寄存器D5中，供計(jì)算電路采用。

　　程序電路中還用到了觸點(diǎn)比較指令和普通計(jì)數(shù)指令（計(jì)數(shù)器C0），相對(duì)應(yīng)的程序電路解析見下文。下面先行給出整體的程序電路，請(qǐng)讀者對(duì)應(yīng)右側(cè)注解，參考相關(guān)指令的用法，再與后文的文本屏畫面相結(jié)合，找到畫面與程序電路的結(jié)合點(diǎn)（相關(guān)軟元件的來龍去脈）。

圖5-30 可調(diào)定長(zhǎng)裁切裝置PLC程序電路第一段
 

圖5-31 可調(diào)定長(zhǎng)裁切裝置PLC程序電路第二段

　　一款適合低電壓轉(zhuǎn)換的新型單電源線性穩(wěn)壓器

　　對(duì)于新式低電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來說，擁有必要規(guī)格指標(biāo)的線性穩(wěn)壓器可能是一種理想的解決方案；然而，為了使 LDO 得以采用，它將需要具備以下特性：

　　單電源操作 （以實(shí)現(xiàn)易用性）

　　快速瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間

　　可在一個(gè)很寬的輸入 / 輸出電壓范圍內(nèi)運(yùn)作

　　高輸出電流能力

　　低輸出噪聲

　　非常低壓差操作

　　超卓的熱性能

　　高 PSRR （在高頻條件下）

　　為了滿足這些需求，凌力爾特公司最近推出了 LT3022，這是一款單電源、非常低壓差線性穩(wěn)壓器。

　　LT3022 VLDO 穩(wěn)壓器LT3022 是一款 1A、非常低壓差 （VLDOTM） 線性穩(wěn)壓器，具有低至 0.9V 的輸入電壓能力以及低至 0.2V 的可調(diào)輸出電壓。LT3022 的低 VIN 能力加之此器件的低壓差 （在 1A 滿負(fù)載時(shí)的典型值為 145mV），使其非常適合于諸如 FPGA、ASIC、DSP、微處理器和微控制器等數(shù)字 IC 中常見的低電壓、大電流軌。它也可應(yīng)用于一般的高效率、低 VIN 至低 VOUT 轉(zhuǎn)換 （例如：1.8V 至 1.5V、1.5V 至 1.2V 或 1.2V 至 0.9V）。此外，該器件還以僅為 400μA 的靜態(tài)電流提供低功率工作模式，停機(jī)時(shí)靜態(tài)電流不到 10μA，從而延長(zhǎng)了電池供電型手持式應(yīng)用中的運(yùn)行時(shí)間。

　　

　　圖 1：LT3022 的典型應(yīng)用電路 ━━ 可調(diào)輸出

　　LT3022 穩(wěn)壓器利用低 ESR、電容值低至 10μF 的陶瓷輸出電容器來優(yōu)化穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。LT3022 是高度準(zhǔn)確的，在整個(gè)電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)具有 ±3% 的輸出電壓準(zhǔn)確度、0.05% 的典型電壓調(diào)整率和 0.05% 的典型負(fù)載調(diào)整率。該器件無懈可擊的內(nèi)部保護(hù)電路包括電池反向保護(hù)、輸出反向保護(hù)、輸出至輸入 （電流） 反向保護(hù)、電流限制和具遲滯的熱限制。

　　最后，該器件采用 16 引腳 3mm x 5mm DFN 封裝和耐熱性能增強(qiáng)型 MSOP-16 封裝，可在 -40°C 至 +125°C 的結(jié)溫范圍內(nèi)工作。

　　快速瞬態(tài)響應(yīng)和高 PSRRLT3022 的設(shè)計(jì)可在采用多種輸出電容器的情況下保持穩(wěn)定，但專為低 ESR 陶瓷電容器而優(yōu)化。輸出電容器的 ESR 會(huì)影響穩(wěn)定性，這種影響在采用小值電容器時(shí)最為顯著。應(yīng)采用一個(gè)最小電容值為 10μF 且 ESR 小于 0.1Ω 的輸出電容器以防止發(fā)生振蕩。LT3022 是一款低電壓器件，而且輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是輸出電容的一個(gè)函數(shù)。較大的輸出電容值可減小峰值偏差，并改善針對(duì)大負(fù)載電流變化的瞬態(tài)響應(yīng)。

　　

　　圖 2：LT3022 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

　　輸入 PSRR 將隨諸多因素而變化，例如：輸入和輸出電容器的尺寸和類型、負(fù)載電流和電路板布局等等。通常，CMOS 穩(wěn)壓器需要足夠的電壓儲(chǔ)備空間以驅(qū)動(dòng)傳輸元件的柵極，否則其環(huán)路增益將受損，進(jìn)而導(dǎo)致 PSRR 下降。PNP 型穩(wěn)壓器 （比如 LT3022） 的對(duì)數(shù) VBE 特性意味著當(dāng)超出壓差范圍時(shí)可提供卓越的環(huán)路增益和PSRR 性能指標(biāo)。如圖 3 所示，LT3022 在整個(gè)帶寬范圍內(nèi)均提供了超卓的電源抑制性能。

　　

　　圖 3：LT3022 的輸入紋波抑制性能

　　大量的保護(hù)功能

　　LT3022 具有多項(xiàng)保護(hù)功能，從而使其非常適合在電池供電型電路中使用。除了與單片式穩(wěn)壓器相關(guān)的一般保護(hù)功能 （例如：電流限制和熱限制） 以外，該器件還提供了針對(duì)輸入電壓反向、輸出電壓反向、以及輸入至輸出電壓反向的保護(hù)功能。

　　電流限制保護(hù)和熱過載保護(hù)功能可避免器件遭受其輸出端上電流過載情況的損壞。

　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)操作，不要超過 125°C 的結(jié)溫。典型的熱停機(jī)溫度為 165°C，而且熱停機(jī)電路具有約 7°C 的遲滯。

　　IN 引腳可承受 10V 的反向電壓。LT3022 將電流限制在 1μA 以下，而且在輸出端上不出現(xiàn)負(fù)電壓。當(dāng)電池在插入時(shí)極性接反時(shí)，該器件可為自身及負(fù)載提供相應(yīng)的保護(hù)。

　　倘若 VOUT 被拉至地電位以下，LT3022 不會(huì)遭受損壞。假如 VIN 被置于開路狀態(tài)或接地，則可將 VOUT 拉至地電位以下達(dá) 10V。沒有電流從與 VOUT 相連的傳輸晶體管流出。然而，電流流入 （但受限于） 負(fù)責(zé)設(shè)定輸出電壓的電阻分壓器。電流從分壓器中的底端電阻器以及 ADJ 引腳的內(nèi)部箝位電路經(jīng)由分壓器中的頂端電阻器流至外部電路，從而將 VOUT 拉至地電位以下。如果 VIN 由一個(gè)電壓源供電，則 VOUT 將提供與其電流限制能力相等的電流，而 LT3022 將利用熱限制功能對(duì)自身加以保護(hù)。在該場(chǎng)合中，把 /SHDN 引腳接地將關(guān)斷 LT3022 并阻止 VOUT 供應(yīng)電流。

　　在需要采用一個(gè)后備電池的電路中，會(huì)出現(xiàn)幾種不同的輸入 / 輸出情況?？梢栽诒３州敵鲭妷旱耐瑫r(shí)將輸入拉至地電位、拉至某個(gè)中間電壓或置于開路狀態(tài)。在輸入接地的場(chǎng)合中，反向輸出電流小于 1μA。如果強(qiáng)制LT3022 的 IN 引腳電壓低于 OUT 引腳或?qū)?OUT 引腳電壓拉至高于 IN 引腳，則輸入電流通常將減小至 10μA 以下。這種狀況出現(xiàn)在 LT3022 輸入連接至一個(gè)放電 （低電壓） 電池之時(shí)，而由一個(gè)后備電池或第二個(gè)穩(wěn)壓器電路負(fù)責(zé)保持輸出。如果 VOUT 被拉至高于 VIN，則 /SHDN 引腳的狀態(tài)不會(huì)影響反向輸出電流。

　　概括起來，LT3022 擁有以下主要的技術(shù)特點(diǎn)：

　　VIN 范圍：0.9V 至 10V

　　VREF 準(zhǔn)確度：在整個(gè)電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)為 ±3%

　　VOUT 范圍：0.2V 至 9.5V （可調(diào)）

　　壓差電壓：145mV

　　輸出電流：1A

　　固定輸出電壓：1.2V、1.5V、1.8V

　　采用低 ESR、陶瓷輸出電容器 （最小值為 10μF） 時(shí)可保持穩(wěn)定

　　0.05% 的負(fù)載調(diào)整率 （從 1mA 至 1A）

　　靜態(tài)電流：400μA，ISD 《 10μA

　　電流限制和具遲滯保護(hù)的熱限制

　　電池反向、輸出反向和輸出至輸出 （電流） 反向保護(hù)

　　16 引腳 DFN （3mm x 5mm x 0.75mm） 封裝或 16 引腳耐熱性能增強(qiáng)型

　　MSOP 封裝

　　結(jié)論

　　業(yè)界的許多 LDO 雖然實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)和低壓差，但傳統(tǒng)上需要采用一種兩電源配置以提供低電壓操作。然而，新型電路設(shè)計(jì)方法及改良型晶圓制造工藝拓展了PNP 型傳輸晶體管 LDO 的性能。LT3022 是一款采用單工作電源的 1A VLDO 線性穩(wěn)壓器，具有低至 0.9V 的輸入電壓能力和低至 0.2V 的可調(diào)輸出電壓、無懈可擊的保護(hù)功能、快速瞬態(tài)響應(yīng)以及高 PSRR。

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