基于電壓并聯(lián)的線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用解決方案

線性穩(wěn)壓器為直流 - 直流調(diào)節(jié)提供簡(jiǎn)單，低噪聲的解決方案。然而，在較高的V IN -V OUT 差分時(shí)，線性穩(wěn)壓器的低效率和高功耗限制了可以實(shí)際傳遞的輸出電流量。并聯(lián)多個(gè)線性穩(wěn)壓器可將負(fù)載（和熱量）分散到多個(gè)IC上，從而增加了解決方案可提供的輸出電流的有用范圍。然而，并聯(lián)連接線性穩(wěn)壓器并不總是直截了當(dāng)。

基于并聯(lián)電壓基準(zhǔn)的線性穩(wěn)壓器

與線性穩(wěn)壓器共用電流傳統(tǒng)上并不那么簡(jiǎn)單將部件并聯(lián)連接。兩個(gè)基于電壓參考的線性穩(wěn)壓器設(shè)置為相同的輸出電壓，并且輸出連接在一起將不會(huì)均等地共享電流。 LDO的輸出電壓由參考電壓乘以基于反饋電阻的增益系數(shù)確定。由于電壓參考和反饋電阻中的容差誤差，輸出電壓將不匹配。憑借無(wú)與倫比的輸出，LDO將不會(huì)分享電流;一個(gè)LDO將提供大部分電流，直到達(dá)到電流限制，熱限制或其輸出下降到足以讓另一個(gè)LDO開始補(bǔ)充其電流。這三種情況都會(huì)給電路操作帶來挑戰(zhàn)，并可能引起可靠性問題，導(dǎo)致過載LDO過早失效。

讓我們來看看LT1763-3.3，這是一款流行的3.3V輸出，500mA堅(jiān)固的PNP線性穩(wěn)壓器，工作電壓范圍為1.8V至20V。室溫下輸出電壓誤差為1％，溫度范圍內(nèi)輸出電壓為2.5％。

滿載和超溫時(shí)，LT1763的輸出電壓范圍為3.22 V至3.38V，跨度為16mV。當(dāng)并聯(lián)器件時(shí)，如果一個(gè)LDO輸出處于上限值而另一個(gè)處于較低值，則并聯(lián)LDO將不共享電流;輸出電壓較高的那個(gè)在整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位。

為了提高電流共享能力，可以在每個(gè)穩(wěn)壓器的輸出端添加相同的平衡電阻，如下圖所示，但對(duì)于緊密匹配（即大約90％），電阻值需要相當(dāng)大這樣，調(diào)節(jié)器輸出電壓的差異可以通過輸出電流的微小變化來抵消。

例如，當(dāng)并聯(lián)兩個(gè)3.3V輸出，1A LDO，容差為3％時(shí)，最壞情況輸出電壓情況當(dāng)一個(gè)LDO（＃1）具有3.4V輸出而另一個(gè)（＃2）處于3.2V時(shí)。使用2Ω平衡電阻，通過LDO＃1的平衡電阻僅需要額外的100mA輸出電流來平衡兩個(gè)電壓（較高電壓輸出LDO提供更多電流）。一旦額外提供100mA電流，平衡電阻上的額外壓降就會(huì)使兩個(gè)輸出電壓匹配，LDO將共享電流。這提供了緊密的電流共享（在最大負(fù)載電流下僅有10％的差異）。然而，電流平衡電阻上的電壓降在滿載時(shí)太大（1.1A *2Ω= 2.2V壓降）。

可以添加電流檢測(cè)電路（電流檢測(cè)電阻和輸入或輸出（或放大器具有此功能的限流引腳）上的放大器，以平衡電流并保持適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷海獠侩娐窌?huì)增加成本并需要額外的電路板空間。

另一種方法涉及使用具有可調(diào)電流限制的LDO，如下面的LT3065示例所示（LT3065是1.8V至45V輸入，500mA輸出，25μV RMS 線性穩(wěn)壓器，可編程10％準(zhǔn)確的精度電流限制）。反饋環(huán)路用于通過調(diào)節(jié)其中一個(gè)放大器的輸出電壓來匹配兩個(gè)電流限制。與前面的示例一樣，操作需要外部放大器和電流設(shè)置電阻。

并聯(lián)電流源參考線性穩(wěn)壓器

LT3081是線性穩(wěn)壓器的一個(gè)例子，它以一種非常簡(jiǎn)單，獨(dú)特的方式解決了這個(gè)問題。 LT3081是一款1.5A輸出LDO，是具有電流源參考的獨(dú)特正負(fù)線性穩(wěn)壓器系列的一部分。這些器件易于并聯(lián)，并且可以很好地共享電流。它們的正輸出穩(wěn)壓器輸入電壓范圍高達(dá)40V，輸出電流范圍為0.2A至3A。

LT3081的簡(jiǎn)化圖如下所示。 LT3081使用基于電流源的基準(zhǔn)電壓源代替電壓基準(zhǔn)。該電流通過外部RSET電阻驅(qū)動(dòng)，以設(shè)置參考電壓值。根據(jù)所選的電阻，參考值可以設(shè)置為零伏;不需要額外的反饋電阻。

另一個(gè)關(guān)鍵是SET引腳電流的緊密分布，如下所示。這導(dǎo)致在室溫下從V SET 引腳到輸出引腳的最大偏移電壓規(guī)格非常低±1.5mV。

通過以下方式獲得更高的輸出電流將多個(gè)LT3081并聯(lián)在一起。將各個(gè)SET引腳連接在一起，并將各個(gè)IN引腳連接在一起。使用小型PC走線作為鎮(zhèn)流電阻連接共同的輸出，以促進(jìn)相等的電流共享。表1中顯示了以毫歐/英寸為單位的PC走線電阻。鎮(zhèn)流僅需要PCB上的一個(gè)小區(qū)域。

最壞情況的室溫偏移，SET引腳之間僅±1.5mV和OUT引腳，允許使用非常小的鎮(zhèn)流電阻。如下圖所示，每個(gè)LT3081使用一個(gè)10mΩ的小鎮(zhèn)流電阻，在全輸出電流下提供優(yōu)于80％的均衡電流共享。 10mΩ的外部電阻（兩個(gè)器件并聯(lián)為5mΩ）在輸出3A時(shí)僅增加約15mV的輸出調(diào)節(jié)壓降。即使輸出電壓低至1V，這也僅增加了1.5％的調(diào)節(jié)。當(dāng)然，并聯(lián)兩個(gè)以上的LT3081會(huì)產(chǎn)生更高的輸出電流。將設(shè)備擴(kuò)散到PC板上也會(huì)散熱。如果輸入到輸出電壓差很大，串聯(lián)輸入電阻可以進(jìn)一步散熱。

為方便起見，1.1A LT3080采用集成鎮(zhèn)流電阻的LT3080-1版本。凌力爾特公司的電流檢測(cè)放大器系列在器件之間提供了許多其他有用的功能，包括輸出電流監(jiān)控，芯片結(jié)溫度監(jiān)控，關(guān)斷，反向電流和反向電池保護(hù)等。所有器件都存在與LDO并聯(lián)的問題相關(guān)的問題。