Çok düşük bırakma voltaj regülatörünün çıkış akımını artırın ve eşit ısı dağılımının paralel tasarımını gerçekleştirin
Çok düşük bırakma voltaj regülatörünün çıkış akımını artırın ve eşit ısı dağılımının paralel tasarımını gerçekleştirin
Tarih: 2020-03-02
Yazar: Zhu Molly, ADI, kıdemli uygulama mühendisi; Fei Guo, ADI Saha Uygulama Mühendisi
Kaynak: Analog Devices
Giriş
Her yeni nesil bilgi işlem sistemi, önceki nesle göre her zaman daha yüksek toplam güç ve daha düşük güç kaynağı voltajı gerektirir, bu da güç kaynağı tasarımcılarının daha küçük bir alanda daha yüksek çıkış akımını sürdürme zorluğuyla karşı karşıya kalmasını sağlar. Yüksek güç yoğunluğu ve düşük çıkış voltajı koşulları altında, özellikle düşük gürültülü uygulamalarda doğrusal regülatörler için ısı dağıtımı birincil tasarım düşüncesi haline gelir. Paralel LDO regülatörleri, besleme akımını artırabilir ve ısı dağılımını azaltabilir, böylece herhangi bir belirli bileşenin sıcaklık artışını ve gerekli ısı emici bileşenlerin boyutunu ve sayısını azaltabilir.
Bu makale, 3 A'dan fazla akım oluşturmak ve ısı dağılımını iyileştirmek için 3 A LT3033 çok düşük bırakma voltaj regülatörünün (VLDO) paralel olarak nasıl bağlanacağını açıklamaktadır. LT3033'ün yerleşik çıkış akımı izleme işlevini kullanmak, paralel devrenin tasarımını basitleştirebilir ve akım paylaşımını gerçekleştirebilir.
LT3033'ün giriş voltajı aralığı 1,14 V ila 10 V arasındadır, çıkış voltajı 0,2 V kadar düşük olabilir ve yük akımı 3 A'ya ulaşabilir. Tam yükte basınç farkı sadece 95 mV'dir. Hareketsiz akım çalışma sırasında 1,8 mA'dır ve kapanma sırasında 22 A'ya düşer. Kullanıcı tarafından ayarlanabilen akım sınırlama işlevi ve termal koruma, onu yüksek akım ve alçak gerilim uygulamaları için sağlam kılar.
Referans tasarım: 3 A, tek VLDO uygulaması
Şekil 1, LT3033'ün 1,2 V giriş güç kaynağı aracılığıyla 0,9 V, 3 A çıkış sağladığını göstermektedir. GİRİŞ ve ÇIKIŞ pimleri, kararlılığı korumak için en az 10 F'lik çok düşük ESR seramik kapasitörler gerektirir. VOUT ve ADJ pinleri arasına bir ileri besleme kapasitörü (CFF) eklemek, geçici yanıtı iyileştirebilir ve çıkış voltajı gürültüsünü azaltabilir. REF / BYP pimi ile GND arasında 10 nF'lik bir baypas kapasitörünün ayarlanması, genellikle 10 Hz ila 100 kHz bant genişliğinde çıkış voltajı gürültüsünü 60 V rms'ye düşürebilir ve referans voltaj kaynağını yumuşak başlatabilir. Regülasyon için gereken minimum giriş voltajı, regülasyon çıkış voltajı VOUT artı fark basınca veya 1,14 V'a (hangisi daha büyükse) eşittir. Demo panosu Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 1. LT3033'ün tipik uygulaması.
Şekil 2. LT3033 demo kartı.
Müşteriler, ILIM pini ile GND arasına bir direnç bağlayarak akım sınırını ayarlayabilir ve doğruluk, geniş bir sıcaklık aralığında ±% 12'ye ulaşabilir. Giriş ve çıkış arasındaki diferansiyel voltaj 5 V'u aştığında, geri katlama fonksiyonlu dahili akım limiti harici akım limitinin yerini alacaktır.
LT3033, IMON'dan GND'ye direnç voltajını ölçerek çıkış akımı izlemeyi gerçekleştirir. IMON pimi, çip içindeki PNP'nin toplayıcısıdır ve LT3033 çıkış PNP'nin akımını 1: 2650 oranında yansıtır. Direnç voltajı VOUT 400 mV'den yüksek olmadığında, çıkış akımı ile orantılıdır.
Çıkış akımı izleme işlevi, birden çok LT3033'ün mevcut paylaşımının elde edilmesine yardımcı olur.
LT3033'ün küçük boyutuna rağmen, katlama işlevli dahili akım sınırı, termal sınır, ters akım ve pil ters bağlantı koruması dahil olmak üzere birçok koruma işlevini hala entegre eder.
6 A uygulamaları için paralel olarak iki LT3033
3 A'nın üzerinde akımlar gerektiren uygulamalar için, birden fazla LT3033, akım izleme işlevi kullanılarak paralel olarak bağlanabilir. Şekil 3, iki LT3033 ve iki 2N3904 NPN cihazının 1,5 V, 6 A çıkış üretmek için paralel olarak bağlandığını göstermektedir. Her cihazın IN pini ve OUT pini ayrı ayrı bağlanır. Bir LT3033, başka bir LT3033 bağımlı aygıtını kontrol eden bir ana aygıt görevi görür.
Basit bir amplifikatör oluşturmak için IMON pinini NPN akım aynası ile birleştirin. Amplifikatör, akımı LT3033 bağımlı cihazının geri besleme voltaj bölücüsüne enjekte ederek her LT3033'ün IMON akımını eşit olmaya zorlar. 100 direnç, iyi bir akım aynası eşleşmesini sağlamak için tam yük koşullarında 113 mV emitör negatif geri besleme sağlayabilir. LT3033 bağımlı cihazının çıkış voltajı, LT3033 ana cihazının kontrol hakkına sahip olmasını sağlamak için devre çıkışından% 10 daha düşük olan 1,35 V olarak ayarlanmıştır. LT3033 bağımlı aygıtın geri bildirim direnci, bağımlı aygıtın NPN'si için yeterli marj sağlandığından emin olmak için birden çok bölüme ayrılmıştır. Geri besleme döngüsünün frekansını telafi etmek için yardımcı cihazın IMON pinine 10 nF kapasitör ve 5.1 k direnç kombinasyonu eklenir.
Devre 6 A yük akımı sağlayabilse de, iki NPN cihazı arasındaki uyumsuzluk, devre kartında eşit olmayan ısı dağılımına neden olur ve bu da akım paylaşım doğruluğunu sınırlar. İki ayrı NPN cihazı yerine eşleşen tek çipli transistörlerin (örneğin, Analog Devices MAT14) kullanılması, daha yüksek akım paylaşım doğruluğu sağlayabilir. MAT14, mükemmel parametre eşleştirme performansına sahip dört kanallı tek çipli bir NPN transistördür. Maksimum akım kazanç eşleşmesi% 4'tür.
Şekil 4, ayrı ve uyumlu NPN cihazları kullanılırken her bir LDO regülatörünün karşılık gelen çıkış akımını karşılaştırır. 2N3904 ile karşılaştırıldığında, MAT14 güncel aynasının mevcut uyumsuzluk oranı% 5,3'ten% 1,6'ya düştü.
Şekil 3. İki LT3033 paralel olarak bağlanmıştır.
Şekil 4. Eşleştirilmiş MAT14 tek çipli dört kanallı transistörler ve paralel LDO regülatörleri kullanılarak kayıp dağılımı azaltılır.
Şekil 5. MAT14 kullanılarak dört LT3033 paralel olarak bağlanır.
Şekil 6. Paralel olarak dört LT3033'ün termal performansı.
Dengeli akım paylaşımı ve eşit ısı dağılımı elde etmek için dört LT3033'ü paralel olarak bağlamak için eşleşen bileşenleri kullanın
Mevcut aynayı genişleterek ve LT3033 bağımlı aygıtları ekleyerek, paralel devre mimarisi daha fazla LT3033 kullanmak için gerektiğinde genişletilebilir. Şekil 5, MAT14 ve dört LT3033'ü paralel olarak kullanan mevcut bir paylaşım çözümünü göstermektedir. Termal performans Şekil 6'da gösterilmektedir. Dört LT3033'ün sıcaklığı 51 ° C ile 58 ° C arasında değişiyor. Giriş izi boyunca her bir cihazın voltaj düşüşü göz önüne alındığında, devre kartındaki ısı dağılımı eşittir, bu da çözümün dengeli akım paylaşımı sağladığını gösterir. Şekil 7, 1,8 V girişte çalışan 1,5 V çıkış, 12 A güç kaynağının geçici yanıtını göstermektedir.
Şekil 7. Paralel bağlanmış dört LT3033'ün yük geçici yanıtı.
sonuç olarak
LT3033, 3 mm × 4 mm pakette 3A VLDO regülatörüdür. Dahili çıkış akımı izleme işlevi, birden fazla LT3033 VLDO regülatörünü paralel olarak bağlayarak yüksek akım uygulamaları için kullanılabilir. LT3033'ün tam yük koşulları altında tipik fark basıncı, sadece 95 mV'dir ve bu, düşük giriş voltajından düşük çıkış voltajına kadar yüksek akım uygulamaları için çok uygundur ve bir anahtarlama regülatörünün elektriksel verimliliğine eşdeğerdir. Diğer özellikler arasında, güvenilir ve kararlı bir çözüm sağlayabilen ayarlanabilir akım sınırı, güç iyi işareti ve termal sınır bulunur. Pille çalışan sistemler, düşük durgun akım ve ters pil korumasından yararlanabilir.
Telif hakkı bildirimi: Özel olarak belirtilen orijinal makalelere ek olarak, bu sitenin içeriği sadece daha fazla bilgi vermek içindir ve bu sitenin görüşlerini kabul ettiği anlamına gelmez. Yeniden basılmış tüm makalelerin, resimlerin, ses / video dosyalarının ve diğer materyallerin telif hakkı telif hakkı sahibine aittir. Bu sitede kullanılan orijinal olmayan yazıların ve resimlerin içeriği ile telif hakkının doğrulanması için tek tek iletişime geçilemez. Çalışmanın içeriği, telif hakkı ve diğer konular söz konusuysa, lütfen bize e-posta veya telefon yoluyla zamanında bildirin, böylece her iki taraf için de gereksiz ekonomik kayıpları önlemek için hızlı bir şekilde uygun önlemleri alabiliriz. İletişim numarası: 010-82306116; e-posta: aet@chinaaet.com.
