使用标准稳压器产生极低电压

Frederik Dostal

产生几百毫伏的微小直流电源电压的好解决方案是什么？

答：

所需要的只是一个干净的附加正电压，以连接到DC-DC转换器的反馈电阻。

在过去几年中，电子元件的电源电压一直在稳步下降。其原因是微控制器、CPU、DSP 等数字电路中几何结构的尺寸减小。测量领域也有需要低电源电压的应用。

多年来，线性稳压器和开关稳压器的反馈电压约为1.2 V。该电压由DC-DC转换器IC中的带隙电路产生，该电路决定了使用外部电阻分压器可以设置的最低电压。到目前为止，大多数现代稳压器IC可以产生0.8 V、0.6 V甚至0.5 V的输出电压。内部基准电压源的设计方式是可以降低电压。图1显示了这样的开关稳压器LTC3822，它通过0.6 V基准电压源产生0.6 V反馈电压。

图1.LTC3822 DC-DC转换器，用于产生0.6 V或更高的低输出电压。

但是，如果需要小于0.6 V的电源电压，则无需进一步调整，将无法使用图1中的电路。

通过一个技巧，您可以使开关或线性稳压器也产生低于反馈电压的电压。这可以通过使用如图2所示的电路来实现。它需要一个额外的正电源电压，电阻分压器连接到该电压以调整输出电压。该电压可以来自低压差（LDO）稳压器或基准电压源。因此，电阻分压器形成一个分压器，其中电流流过IFB流动方向与图 1 中的正常情况相反。在图2中，电流从外部基准电压流经电阻分压器流向输出电压。

公式1显示了IC反馈电压（VFB）、所需的输出电压 （V外）、附加的正直流偏置电压（V抵消），以及电阻分压器R1和R2的电阻。

电阻分压器的推荐值是R1加R2的总值在100 kΩ和500 kΩ之间。这使得偏置电流在功率效率方面足够低，但又足够高，以防止过度的噪声耦合到敏感的反馈路径中。

图2.图1所示电路经过修改，产生小于0.6 V的输出电压。

此概念通常适用于产生低于开关稳压器或线性稳压器指定最小电压的电压。但是，应考虑一些事项。附加基准电压源应在DC-DC转换器导通之前启动并运行。如果该辅助电压为0 V或具有高阻抗，DC-DC转换器可能会产生过高的电压并损坏负载电路。

在最坏情况下，开关稳压器尚未导通，但辅助电压已经施加，电流IFB通过电阻分压器将输出电容充电至高于设定电压的电压。当负载具有非常高的阻抗时，可能会发生这种情况。可能需要安装最小负载以避免这种情况。

电阻分压器上的辅助电压精度（图1中的2 V）直接影响产生的电源电压的精度。因此，应使用特别干净的低纹波电压。

此外，并非每个电压转换器都适合这种类型的操作。例如，DC-DC转换器中电流检测放大器的测量范围可能仅提供较高电压下的工作范围。还应该注意的是，在相当高的输入电压下产生非常低的电压需要低占空比。在这里，选择最小导通时间较短的开关稳压器IC并在低开关频率下工作可能会有所帮助。

图3.ADI公司的LTspice等仿真工具可用于电路的初始测试。®

对于输出电压低于IC制造商预期的线性稳压器或开关稳压器，使用ADI公司的LTspice等仿真工具进行初始检查非常有用。图 3 示出了 LTC3822 电路，该电路带有一个额外的电压源作为反馈路径的偏置。在该电路中，产生200 mV的输出电压。根据数据手册，LTC3822适合产生0.6 V的最小输出电压。在电路中，辅助电压（图2中的电压源V3）可以通过LDO稳压器或基准电压源来实现。通过这里描述的技巧和对电路的全面测试，可以产生更低的输出电压。

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