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從齊納二極管和并聯(lián)拓?fù)湔務(wù)勅绾芜x擇合適的分流電阻

發(fā)布時(shí)間：2021-07-29 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】什么比基準(zhǔn)電壓源更簡單的基本電壓恒定基準(zhǔn)電壓呢？與所有設(shè)計(jì)主題一樣，也需要權(quán)衡取舍。本文討論了不同類型的電壓基準(zhǔn)，它們的關(guān)鍵規(guī)格以及設(shè)計(jì)折衷，包括精度，溫度無關(guān)性，電流驅(qū)動(dòng)能力，功耗，穩(wěn)定性，噪聲和成本。
 
有什么比基準(zhǔn)電壓源更簡單的基本電壓恒定基準(zhǔn)電壓呢？與所有設(shè)計(jì)主題一樣，也需要權(quán)衡取舍。本文討論了不同類型的電壓基準(zhǔn)，它們的關(guān)鍵規(guī)格以及設(shè)計(jì)折衷，包括精度，溫度無關(guān)性，電流驅(qū)動(dòng)能力，功耗，穩(wěn)定性，噪聲和成本。
 
理想的
 
一個(gè)理想的參考電壓有一個(gè)完美的初始精度并保持其電壓在負(fù)載電流，溫度和時(shí)間的變化。在現(xiàn)實(shí)世界中，設(shè)計(jì)人員必須權(quán)衡以下因素：初始電壓精度，電壓溫度漂移和滯后，電流源和吸收能力，靜態(tài)電流（或功耗），長期穩(wěn)定性，噪聲和成本。
 
參考類型
 
兩種最常見的參考類型是齊納和帶隙。齊納二極管通常用于兩端并聯(lián)拓?fù)渲?。帶隙基?zhǔn)通常用于三端串聯(lián)拓?fù)洹?/div>
 
齊納二極管和并聯(lián)拓?fù)?/div>
 
齊納二極管是為在反向偏置擊穿區(qū)域中工作而優(yōu)化的二極管。由于擊穿是相對恒定的，因此可以通過反向驅(qū)動(dòng)已知電流來產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓。
 
齊納二極管的一大優(yōu)勢是電壓范圍廣，從2V至200V。它們還具有廣泛的功率處理能力，從幾毫瓦到幾瓦。
 
齊納二極管的主要缺點(diǎn)是它們的精度不足以用于高精度應(yīng)用，并且其功耗使其非常適合于低功率應(yīng)用。一個(gè)例子是BZX84C2V7LT1G，其擊穿電壓或標(biāo)稱參考電壓為2.5V，變化范圍為2.3V至2.7V，或±8％的精度。這僅適用于精度要求不高的應(yīng)用。
 
齊納基準(zhǔn)的另一個(gè)問題是輸出阻抗。上面的示例在5mA時(shí)的內(nèi)部阻抗為100Ω，在1mA時(shí)的內(nèi)部阻抗為600Ω。非零阻抗會(huì)導(dǎo)致參考電壓的額外變化，具體取決于負(fù)載電流的變化。選擇低輸出阻抗的齊納二極管可最大程度地減小這種影響。
 
埋入式齊納二極管是一種特殊類型的齊納二極管，由于其結(jié)構(gòu)，其比常規(guī)齊納二極管更穩(wěn)定，這使它們置于硅表面下方。
 
實(shí)際齊納二極管的替代品是模擬齊納二極管的有源電路。電路允許該器件極大地改善了齊納二極管的經(jīng)典局限性。MAX6330就是這樣一種器件。在100µA至50mA的負(fù)載變化范圍內(nèi)，它具有1.5％（最大值）的嚴(yán)格初始精度。這種IC的典型實(shí)現(xiàn)如圖1所示。
 
從齊納二極管和并聯(lián)拓?fù)湔務(wù)勅绾芜x擇合適的分流電阻
 
選擇合適的分流電阻
 
所有分流配置參考都需要一個(gè)與參考元件串聯(lián)的限流電阻?？梢詮囊韵鹿接?jì)算得出：
 
RS =（VIN（最大值）– VSHUNT（最小值））/（ISHUNT（最大值）+ ILOAD（最小值））≤RS≤（VIN（min）– VSHUNT（最大值））/（ISHUNT（最小值）+ ILOAD（最大值） ）
 
其中：
 
VIN是輸入電壓范圍
VSHUNT是穩(wěn)壓電壓
ILOAD是輸出電流范圍
ISHUNT是最小并聯(lián)工作電流
 
請注意，無論是否存在負(fù)載，并聯(lián)電路始終消耗ILOAD（max）+ ISHUNT。
 
通過適當(dāng)調(diào)整RS的大小，可將同一個(gè)分流器用于10VIN或100VIN。為RS選擇最大的標(biāo)稱電阻器值可實(shí)現(xiàn)最低的電流消耗。請記住要提供安全余量，以結(jié)合所用電阻器的最壞情況容限。您還應(yīng)該使用以下兩個(gè)通用功率方程式之一來確保電阻器的額定功率足夠：
 
PR = IIN（VIN（最大）– VSHUNT）
=I²INRS
=（VIN（最大）– VSHUNT）²/ RS
 
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