电源设计小贴士 18：您稳压器的输出电压精度或许并非如您所想的那样糟糕

电源之家 | 2011-06-02 19:10:33 阅读：931

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作者：Robert Kollman，德州仪器 (TI)

关键词：电源设计小贴士、电源管理、模拟、半导体、低压、电源、精度、Robert Kollman、德州仪器、TI

虽然输出电压不断下降而稳压要求正变得越来越高，但是您的任务可能并非像其表面上看起来那么困难。即使必须要使用 1% 或更大的容差电阻来进行设计，但您仍然可以得到非常精确的输出电压。

图 1 显示了一款典型的电源调节电路。输出被分流降压，并与参考电压进行比较。差异被放大，并用于驱动调节环路。乍一看，您可能会认为这一方案仅限于两倍电阻容差精度。幸运的是，实际并非如此；精度还是输出电压与参考电压之比的强函数。

图1输出精度是分压器比、基准精度和误差放大器补偿的函数

三种不同的情况可以非常容易地说明这一比率。第一种情况是假设一点分压也没有，换句话就是说输出电压等于参考电压。很明显，这种情况下没有电阻分压误差。第二种情况是假设输出电压大大高于参考电压。在这种情况下，R1 大于 R2。分压器误差是电阻容差的两倍，从而得到一个方向变化的 R1 值，以及往另一个方向变化的 R2 值。第三种易于说明的情况是假设输出电压是参考电压的两倍。在这种情况下，额定电阻值相等。因此，如果电阻容差以反方向变化，则分压器方程式顶部随着该容差值变化，而分母变为零。

图 2 显示了输出精度，其为参考电压与输出电压对比关系的函数。（详细推导过程请参见附录。）简化之后，分压器精度为 (1 – Vref/Vout)*2*容差，其与我们通过检查得到的三个数据点相关。我们对该方程式进行了一些简化处理，但对大多数电阻容差来说都应该足够精确。

图2输出精度很直观：(1-Vref/Vout)*2*容差（显示的1% 电阻）

有趣的是，这样给低压输出带来了更高的精度。许多 IC 参考电压范围为 0.6～1.25 V 之间，输出电压降至这一范围时会带来 1% 或更高的精度。表1 给出了您可能需要了解的一些信息，这些信息是典型电阻器产品说明书的电阻误差术语汇编。在设计中，该列表会较难理解。大多数工程师都止步于初始容差，然而列表中还有一些或许不应被忽略的误差项。表格中的每一项都有其微妙的影响。例如，没有指定具体的温度系数范围，而实际上两个电阻都可能随温度变化以相同方向变化，并且不会在相反的极端。在对一些经验丰富的设计工程师进行简单调查后，得出的结论是假设 1% 容差电阻的 2.5% 精度可在极端情况和合理成本之间得到一个合理的折中方案。

表1电阻容差可相加

误差源	典型值	和	备注
初始容差	1%	1%	一般 0.1%、0.5%、1% 或 5%
温度系数	0.5%	1.5%	70 摄氏度时一般为 0.2%～4%
使用寿命	1%	2.5%	额定功率条件下 1000 小时
焊接	1%	3.5%	260 摄氏度时 10 秒
低温运行	0.75%	4.25%	-55 摄氏度条件下，1 小时
高温暴露	1%	5.25%	125 摄氏度条件下，100 小时
短时过载	2%	7.25%	2.5 x RCWV，5 秒
引出端强度	0.5%	7.75%	2mm 弯曲，10 秒
耐潮性	2%	9.75%	Mil Std 202 标准
温度循环	0.5%	10.25%
温度冲击	0.2%	10.45%	50G，11ms
高频振动	0.2%	10.65%	10-2000Hz

总之，提供较好的低压输出精度并非是一项令人畏惧的任务，因为低分压器比本身就较为精确。

下个月我们将讨论获得负电压的一种有趣的电源拓扑，敬请期待。

本文最后面列出了一些我撰写的其他《电源设计小贴士》文章。如欲了解本文章内容及其他电源解决方案的更多详情，敬请访问：www.ti.com.cn/power。

附件

求解计算顶部分压器电阻值，其为分压器比 (R) 的函数：

重写表达式为电阻容差 (T) 的函数：

代入R1：

顶部和底部乘以R/R2

除以R，然后减去1，得到误差：

T<<1时:

Error = 2*T*(1-R)=2*T*(1-Vout/Vref)

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