如何計算合適的電阻來設定穩壓器的輸出電壓?

Mondo 科技 更新 2024-01-29

如何計算合適的電阻來設定穩壓器的輸出電壓?

讓我們從下圖開始。

穩壓器由反饋電路調節。 穩壓器包括乙個基準電壓源(在圖1中指定為VREF),輸出電壓與該基準電壓源成比例調節。 比例因子取決於反饋電阻 r1 和 r2 的值。

圖1包括iB,即誤差放大器負(-input. 首先,假設偏置電流為零。

當輸出電壓調節到適當的值時,電流i1將流過電阻R2和R1,並在節點A處產生等於VREF電壓的電壓。 在沒有偏置電流 (ib) 的情況過 R2 和 R1 的電流完全相同。

由於節點A處的電壓等於VREF電壓,因此流過R1的電流量將等於VREF R1。 相同的電流流過R2。 R2兩端的電壓為vout vref。 因此,可以寫兩個方程來定義當前 i1 的值。

i1 = vref/r1 (1)

i1 = vout /(r1 + r2) (2)

定義 r1、vref 和 vout 後,可以將這兩個方程設定為彼此相等,並推導出計算 r2 的方程。 公式的推導過程將在後面介紹,但讓我們先討論一種無需弄清楚公式即可快速計算電阻值的簡單方法。

穩壓器的資料表將定義 VREF(有時它有其他名稱,例如 vadj 或 ref)。 在以下示例中,我們假設 vref = 0。6 伏。

一旦我們知道了 vref,我們就可以選擇 r1 來生成我們想要流過它的電流量。 例如,假設我們希望 0. 流過電阻分壓器25 mA(250 微安)電流。 要計算 r1,請將 vref 除以 025 ma。這將導致 r1 的值為 2400 歐姆。

相同的電流 (250 ua) 將流過 R2。 當環路得到適當調節時,R2兩端的電壓將為vout vref。 在本例中,我們選擇VOUT為5 V。 那麼 R2 兩端的電壓將為 5 06 = 4.4 伏。 相同的 250 UA 電流流過該電阻器,因此其值為 44/250 ua = 17.6 k 歐姆。

在某些應用中,例如電池供電電路,人們可能希望最大化電阻值,以減少流經電阻分壓器的電流量。 如何確定可以使用多少電阻?

這通常由偏置電流 ib 的大小決定。

當存在偏置電流時(在本例中,我們假設偏置電流流入引腳誤差放大器),它將從校正後的電壓(vout)流出,從而流過電阻R2。 這將導致輸出電壓高於預期。 估算 R2 可以使用多少電阻的簡單方法是首先定義可接受的百分比誤差。 然後可以使用以下公式計算電阻r2的值:

r2 = (%error/100) (vout/ib) (3)

例如,我們以 vout 等於 5v 的示例為例,您確定偏置電流引起的可接受誤差量為 2%。 如果當前 ib 為 100 na,則 r2 值為。

r2 = (2/100) (5/100na) = 1 m (4)

一旦獲得R2的值,就可以計算出實現調節所需的電流量。 這樣做時不包括偏置電流。 讓我們使用上面的例子,其中 vout = 5 v,vref = 0。6 v。因此 R2 兩端的電壓為 44 伏。 根據偏置電流引起的可接受誤差,我們計算出R2等於1m。 通過 R2 的電流為 44/1m = 4.4 ua。相同的電流將流過 R1。 R1兩端的電壓為vref,即06 伏。 所以 r1 可以通過 vref 44 ua = 136.3k 來計算。 人們會使用最接近的電阻值。 如果可接受 1% 的容差,則該值為 137k。

一些IC穩壓器有時會指定R2電阻的尺寸。 例如,瑞薩電子有乙個穩壓器,建議將 R2 電阻設定為 300K。 這樣做的原因是該器件具有內部補償電容器,並且 RC 組合最好設定為特定頻率。 因此,在這種情況下,r2 的值是固定的。 r1 的值可以使用上一段中的示例來計算。

推導公式以確定電阻值:

流過 r1 的電流:

i1 = vref/r1 (5)

流過 R1 和 R2 的電流:

i1 = vout /(r1 + r2) (6)

設兩個等式 (5) 和 (6) 相等:

vref/ r1 = vout/(r1 + r2) (7)

使用等式分離 r1 和 r2:

vref(r1 + r2) = vout(r1) (8)

vref(r1) +vref(r2) = vout(r1) (9)

vref(r2) = vout(r1) -vref( r1) (10)

R1的最終公式基於R1、Vout和Vref顯示:

r2 = (r1)((vout/vref) -1) )11)

適用產品一種電壓調節器,其中所有電壓均由反饋電阻器設定。 如需資料表、樣品測試、採購、BOM匹配等需求,客服微信:13310830171。

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