通过主动输出放电功能来保护敏感和昂贵的负载.docx

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1、通过主动输出放电功能来保护敏感和昂贵的负毂电源产M部高级产品市场工程师SteveKnoth背景信息线性程压器普遍用于很多现代电子系统中。尽管低压差（U&）线性稳压器极少成为圾昂员的系统组件，但是从成木/效益角度来看，这种植压器却常常是最有价值的组件之-O1.DO的其中个任务是保护下游负载，避免因严酷的环境条件而损坏，例如因温度偏移、电压瞬态、电源噪声、电压反向、电流浪涌以及EMI或ESD而被损坏.简言之，其设计必须坚固可兼，并包含减轻环境影响所需的所有保护功能，同时保护负毂。很多低成本1.IX）线性稔压器不包含必要的保护功能，因此无法起到保护作用，常常不仅引起稳压器损坏，还导致负效受损。对于需

2、要保护品员和敏感的负载而言，图像度感器系统就是一种典型的例子。图像传感器通常包含尖端、昂党的数字JC,这些IC获取图像,并将其直接转换成数字图像.，两种最流行的图像传!器是电荷题迷件（CCD）和CMOS成像仪。诸如内窥镜、安防摄像头等各种设备都包含图像传感器。有些应用要求在通电和断电时控制电源周期。在多轨系统中，FPG.ASIC,DSP,微处理器以及其他数字IC要求多个电压轨必须以特定电序启动和关断。否则,这些IC就有可能损坏,或者系统的加电更位逻辑可能出现讹误。如果没石正确排序，就可能产生灾难性后果。对于必须控制输出状态的系统而言，如军事、航空电子或航天等高可整性系统都是非常典型的例子，尤其

3、是如果需要电源电压不断循环接通和断开时。1.DO可以运用主动输出放电功能来满足系统的断电要求，生动输出放电功能可使1.D0的输出快速地放电，而不必依靠1.Do的鱼载或1.DO的电阻分压器给输出放电。如果去抻输入电压，或者如果启动关断功能，那么具主动输出放电功能的1.DO可以由一个NMoS开关快速拉低输出电压。具主动输出放电功能的器件之主要优势是，断电时，输出处于已知状态。无论负载状态如何，这类器件的输出始终按照预期快速放电。就关断时要求准确电源排序的应用（例如：图像传感器和微控制器）而言，能够主动输出放电是很址要。低压差线性稳压器（1.DO）与其他稳压器的比较低反降压型转换和稳压可以通过多种方

4、法实现。开关秘压器在很宽的电质范用内以高效率运行，但需要:磁性组件和电容器才能工作,因此占用的电路板空间相对较大。充电泵（或开关电容器电压转换器可用来实现更低压的转换，但是输出电流能力受限，而且需要外部电容器才能工作和稳定。低压差线性稳压器通常效率较低，但产生的噪声也较小，而且更易于用来实现降压型应用。不过，现代设计方法和芯片制造工艺已经使低压差线性稳压（1.DO）能终进步深入降压型应用领域了。现在，低压差线性稳压器具备超快瞬态响应、低压差电压、低压运行（输出通常低至06Y）、大输出电流能力，以及能够用单电源工作。目前一代快速、大电流、低压数字IC（例如：FPGA、DSP,CP1.J和ASIO

5、对于给内核及1/0通道供电的电源要求很严格.不过，从供电角度考虑，这些数字IC不够稳定。传统上，一直用高效率开关超压器给这类器件供电，但是开关稳乐罂可能有潜在的噪声干扰问题以及瞬态响应和布局限制。因此，I-DO作为可以选择的器件，在这类应用以及其他低压转换系统中，正在找到用武之地。由丁最近的产品创新和功能增强，趋势正在改变，新的1.Do几乎不需要在性能上做出折中。1.DO设计挑故大量工业标准线性稳压罂用单个电压源以低质差运行，但是大多数程用器不能同时提供电压和输出噪声非常低的转换（输出低至06D、很宽的输入/输出电压范围和广泛的保护功能。PMoS1.DO能够用单个电源以低压差运行，但是受到通路

6、晶体用VGS特性的限制，输入电压不能很低。基于NMOS的器件提供快速瞬态响应，但是需要两个电源来偏置该器件。NPN稳压器提供很宽的输入和输出电压范围，但是需要两路电源电压或较大的压差.相比之下，PNP稳压器如果架构设计得当，可以用单个电源实现很低的压差、很高的输入电压、低噪声和低压转换，而且能够提供可靠的保护。随着工艺技术节点的不断缩小，现代数字IC需耍以更低的电压运行.就很多现有输入电压轨而言，以较大电流和更低的输出电压运行意味着，从线性稳压涔的功耗会增大。增加的功耗直接转换成了热量。因此，需要采用的封装方法，以最大限度减少稳压器内部的温度上升，并限制应用的热量问题。此外，能够以低压差运行的

7、线性稔压器（最大限度减小输入和输出电压之差,同时稔压器保持对输出的调节和稳定性）可降低功耗，因此减轻了热量问胭。还有两项挑战是，需要高的电源纹波抑制比（PSRIO和低的输出电压噪声。具虑的电源纹波抑制比的器件很容易泄除和抑制来自输入的噪声，产生干净、稳定的输出。此外，在很宽的带宽上输出电压噪声很低的器件对现今的电压凯是有益的，因为对现代电压轨而言，噪声敏感性是需要考虑的因素。大电流、低输出电压噪声显然是必要的性能要求。有些工业1.DO提供主动输出放电功能，以保护负载。不过，现有解决方案仅在器件关断时启动。到现在为止，还很难找到有“双重”作用以主动输出放电的电路设计,即是当输入电压被拉低时也可启

8、动该功能.一种新的单电源线性稳压器显然，一个主动输出放电的1.DO应该具备以卜.特性:用单电源运行（以易于使用） 快速瞬态响应时间 在很宽的输入/输出电压范围内工作 能够提供很大的输出电流 低输出噪声 以非常低的压差运行 出色的热性能 在很宽的频率范围内有高的PSRR 主动输出放电的电路具完整的双重作用一SHDN或VIN被拉低时都有效幸运的是，逐支M公司最近推出了具主动输出放电功能的500w1.T3066低压差线性稳汽器，该器件具备上述所有必要的屈性。仃些应用要求，关断时傩出状态是已知的，1.T3O66的设计满足这种要求。其输出始终按照预期快速放电，而不论负载处于什么状态。1.T3066是一款

9、高压、低噪声、低压差电压线性稳压器，提供精准、可编程的电潦限制，主动放电，一个电源良好标记，以及更好的电源抑制比（PSRR）。该器件提供高达500n输出电流,满负载时压差电压为300nVe1.T3066包含一个内部高压NMOS卜拉电路，以在SHDN引脚被拉低或输入电压被断开时给输出电压放电。对于启动和停机时需要电源调节的应用（例如：高端成像传感量或微控制器），这种快速主动输出放电功能有助于保护负载.1.T3066具很宽的1.8V至45V输入电压范用，输出电压在0.6V至19V范雨内可调。单个REF/BYP引脚电容滞提供软后动功能，使该器件能够在IOHz至100kIIz带宽内以仅为25咂MS的低

10、噪声运行。输出电压容限的电压、负我和温度变化为高度准确的2%.另一个INF1.1.T引脚电容器在20kHz至IMHZ频率范围内，将PSRR改进15dB至30dB,而在IMHz时PSRR达到了60dB.,1.T3066采用小型、低成本、最低3.3PF的陶兖输出电容器工作。该器件的PWRGD标记指示输出处于积定状态。1.T3066用个电阻器精确设定外部电流限制（在整个温度范围内为10%）此外，1.T3066的内部保护电路包括电池反向保护、电流反向保护、折返电流限制和过热限制。主动放电电路提供安全工作区（SOA）折返功能，以保护卜拉NMOS.使OUT电压高于6V.并提供范用很宽的OuT引脚绝对最大额

11、定值：TY至+20Vo如图1所示，该器件具很宽的输入和输出电压范围、快速瞬态响应以及64（工作时）和3（停机时）的低静态电流，因此成为工业电源、航空电子系统电源、汽车电源、需要最佳运行时间的电池供电型系统及仪器、以及需要提供广泛保护的自可辨性电源之出色选择。图It1.T35典型应用原理图及其功能3.3VSupp1.ywith497mAPrecisionCurrent1.imi1.：具49711精准电流限制的3.3Y电源WIDEVINRANGE：1.6VTO45V：很宽的VIN范围：1.6V至45VIN：输入INFI1.TPINANDCAPIMPROVEPSRR：INFI1.T引脚和电容改善PS

12、RR500mAPNPO1.TP1.TWITHACTIVEOUTPUTDISCHARGE：500mPNP输出,能够主动输出放电丽WIDEVO1.TRANGE：0.6VTO19V：很宽的VOUT范围：0.6V至19VCBYP1.OWERSOUTPUTNOISENDSOFT-STARTSVOUT：CBYP降低输出噪声,并使VOfT实现软启动图2显示，具备主动输出放电功能的500111.T3066与类似的1.T3065（50011,没有主动输出放电功能）相比的优势。图2：具备主动输出放电功能的1.T3066与1.T3065的比较ACTIVEOUTPUTDISCHARGE1.7O1.DBCK：主动输出放

13、电折返AC1.IVEOUTPUTDISCHARGE：主动输出放电1.T3065有个IOmA负载,1.T3066仅由设定输出电压（本例中为IOuA）的电阻器分压器加数“即使给1.T3066的输出加上了很轻的负载，由丁该器件提供主动输出放电功能，所以输出电压也会快速放电。相比之下，1.T3065的输出电容器仅由连至其上的IOnIA负载放电，放电速度慢得多。就高于7V左右的输出电压而言，1.T3066实施主动输出放电折返，因此，用来主动输出放电的晶体管之驱动降低了，这可限制该器件消耗的功率。由于产生了折返，所以在逊邀显示屏上看到，1.T3066的12V波形从12V到7V的放电速度不那么快。在输出电压

14、很高和使用大型电容器时，或者万发生故障,使输出短路至很高的电压时，这样的放电速度可以保护1.T3066免于损坏。具备主动输出放电功能的器件之主要优势是，器件关断时，输出处于设定的已知状态。输出始终按照预期快速放电，而无论负我处于什么状态。对件机时要求精准电源排序的应用而言，这种特性很重要。PSRR性能的改进与1.T306x系列中的其他器件相比，1.T3066通过INFI1.T引脚提高了PSRR性能。IW1.1.T引脚是一个雌独的输入引脚，为误差鸳端和基准供电。这个引脚通过内部140?电阳器连至IN引脚。在INFI1.T引脚和地之间连入个去耦电容器，就形成一个RC渔波器,以降低误差放大器和基准的

15、输入电源纹波。在INI-I1.T引脚上连接一个0.47HF去耦电容器，可在高于IokHZ的频率上使PSRR改进多达30dB,如果不需要输入港波，那么就将INFI1.T引脚连至IN引脚。图3显示了与1.T3065相比，1.T3066PSRR性能的改进。RIPP1.EREJECTION：纹波抑制FREQUENCY：扬率完整的1.T306x系列不是所有应用都需要生动输出放电以保护敏感负载，也不是所有应用都要求输出电潦离达500mA因此，凌力尔特还开发了1.T306x系列的另外5款器件，以提供一种富有吸引力的产品组合，这个系列的器件具名以下特点：高输入和输出也压、低压差电压、低输出电压噪声性能、广泛的

16、保护功能、快速响应以及很宽的100InA至500n输出电流。其中有的器件具备主动输出放电功能，有的蹲件则没有这种功能。以下表1突出显示了1.T306x系列中各款错件之间的不同。表1：1.T306x系列1.DO功能和特点一Je结论新的电路设计方法和改进的迪1制造工艺丰富/基于PNP通路晶体管1.DO的性能特点。凌力尔特等供应商提供的这类I-DO具备可靠的保护功能、很宽的输入和输出电压范围、低输出噪声和快速响应，能够用单个电压源以低压差运行。新的1.T306x系列有6款器件，输出电流范因为100mA至500mA,其中3款器件还提供新的完整双全作用主动输出放电功能，这种功能非常适合用在图像传感潺和高可弊性系统中，以保护跟感、昂