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高压微功率调节器在恶劣环境中茁壮成长

来源:analog 发布时间:2024-02-20

摘要: LT3012和LT3013在降压为360mV时提供高达250mA的电压,而LT3014在降压为350mV时提供高达20mA的电压。

电子电路的一些最恶劣的环境是在工业和汽车应用中发现的,在这些应用中,高且不可预测的输入电压瞬变,失效的电池和断开的电源是开展业务的预期部分。12V汽车电池和48V工业供电轨提供了许多相同的电源设计挑战。输入电压在工业轨道上可以达到75V,在汽车负载转储期间可以达到60V。冷启动或过载线路可以使电源电压下降到只有几伏。通过所有这一切,电源必须保持活跃,并保持对关键电路的调节,并且它不能消散太多的静态电源-耗尽的汽车电池或丢失的工业传感器数据不会让客户满意。

强硬的新监管机构在恶劣环境下提供灵活性

在这些环境中运行时,三个新的线性稳压器提供了灵活的选择。LT3012和LT3013在降压为360mV时提供高达250mA的电压,而LT3014在降压为350mV时提供高达20mA的电压。

LT3012和LT3013提供4V至80V的输入电压范围,并通过在55µA (LT3012)和65µA (LT3013)的静态电流下运行来最大限度地降低功耗。在关机时,静态电流降至仅1µA。

两者都很稳定,输出端只有一个3.3µF的小电容。小型陶瓷电容器可以使用,而不需要额外的串联电阻,这与其他稳压器一样常见。LT3013增加了一个电源良好标志PWRGD,以指示输出高于标称的90%,具有使用单个电容器可编程的延迟。LT3012和LT3013都提供可调输出和1.24V参考电压。稳压器封装在16引脚TSSOP和12引脚低规格(0.75mm, 4mm × 3mm) DFN封装中,带有外露的衬垫,以增强热处理能力。这些表面贴装封装能够处理1W到3W的连续耗散和更高的峰值瞬态。有关详细讨论,请参阅数据表。

LT3014提供3V至80V的输入电压范围,7µa的工作静态电流(关机时为1µa)使其成为功率关键型系统的有吸引力的选择。LT3014HV是稳压器的更高电压选项,额定承受100V瞬变长达2ms。稳压器稳定,输出电容仅为0.47µF,可以使用小型陶瓷电容器,而无需增加串联电阻。它是一个具有1.22V参考电压的可调部件,封装在5引脚ThinSOT和8引脚(3mm × 3mm) DFN封装中。

所有的稳压器都有从输出到输入的反电池、限流、限热和反向电压的内部保护电路。表1提供了这些和其他高压线性稳压器的概要特性比较。

表1 线性技术高压线性稳压器组合
部分#输出电流最大输入电压压差静态电流输出电容器添加功能
LT301420马80 v350 mv0.47µF5引脚ThinSOT封装或8引脚(3mm × 3mm) DFN
LT3014HV20马100V (2ms存活时间)350 mv0.47µF5引脚ThinSOT封装或8引脚(3mm × 3mm) DFN
LT3010马5080 v300 mv30µ1µF8导联热增强MSOP封装
LT3012250毫安80 v360 mv55µ3.3µF16引脚TSSOP或12引脚(4mm × 3mm) DFN热增强封装
LT3013250毫安80 v360 mv65µ3.3µFLT3012的所有功能加上可编程延迟的PWRGD标志

高压低电流保活稳压器的应用

图1显示了使用低电流LT3014提供3.3V保活电源的典型应用,例如实时时钟、安全系统或任何其他通过电池持续运行的系统。7µA的静态电流使电源不会对电池造成严重的损耗。


图1 LT3014 3.3V/20mA断电保持电源。

电阻分压器的大小与LT3014的微小工作电流相匹配。在如此低的电流下工作时,必须非常小心,因为很小的误差会导致很大的百分比偏移。组装后焊锡助焊剂的清洁不足会产生毫欧范围内的电阻,从而导致错误的输出。

SHDN通过外部电路将LT3014的引脚驱动至GND,使稳压器输出关断,减小工作电流。离开SHDN引脚打开或将其拉到2V以上将打开稳压器。

LT3014的输出只需要0.47µF电容就能保持稳定。稳压器的设计是稳定的输出电容的最宽范围-输出电容的ESR可以为零,因为是常见的小型陶瓷电容器,或者可以高达3欧姆,一个值更经常发现与小型钽或铝电解电容器。最小输出电容加上LT3014的微功率特性,往往会在快速瞬态下产生较大的电压偏差,因此如果有大电流步长,建议使用较大的值。

具有PWRGD标志的更高输出电流供应

当需要更高的输出电流时,线性技术提供了几种选择。LT3010稳压器可以提供50mA的输出电流,最大压降为300mV,最大输入电压为80V。如果需要更高的输出电流,LT3012和LT3013现在可用。图2显示了一个5V电源,使用LT3013可以提供高达250mA的电流。该电源仅在65 μ A静态电流下工作,输出电容仅为3.3 μ F。该部件的一个附加功能是PWRGD标志,该标志指示当ADJ引脚在其标称电压1.24V的10%以内时。


图2 LT3013 5V/250mA电源提供PWRGD标志。

LT3013的PWRGD标志可用于提供微处理器复位信号或其他逻辑标志。图3显示了PWRGD标志的框图。PWRGD引脚是开路集电极输出,当输出低时能够下沉50µA;在PWRGD引脚上没有内部上拉,必须使用外部电阻。当输出上升到其最终值的10%以内时,JK触发器允许3µa电流源开始对CT引脚上的电容器充电。当CT引脚达到跳闸电平(25°C时约1.6V)时,3µA电流被分流,以箝位电容器电压,并将PWRGD标志状态设置为高阻抗。


图3 PWRGD电路框图。

在正常工作期间,内部故障滤波器忽略输出电压的短暂瞬态(<15µs)。低于10%低阈值的较长瞬变将复位内部JK触发器。该触发器确保在重新启动时间延迟之前,CT引脚上的电容完全放电到V(CT(LOW))阈值。这样做是为了在PWRGD引脚切换到高阻抗状态之前,在输出返回到其调节电压的10%以内提供一致的时间延迟。

如果您的应用不需要LT3013的PWRGD功能,则可以使用LT3012来提供相同的稳压器性能。去掉PWRGD电路后,LT3012可以在55µa的较低静态电流下工作。

结论

三个新的调节器满足苛刻的汽车和工业电气环境的需求。一系列可能的输出电流和静态电流允许设计人员选择一种解决方案,可以在正常工作期间限制功耗,同时仍然提供处理高压瞬态的能力。这些设备最重要的特点是它们可以承受最恶劣的电气环境,从而确保关键电路的稳定供电。

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