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齐纳二极管和并联拓扑如何选择合适的并联电阻的探讨
发布日期:2024-08-22 07:01     点击次数:71

  有什么比参考电压源更简单的基本电压恒定参考电压?和所有设计主题一样,也有取舍。本文讨论不同类型的基准电压源、它们的主要规格和设计权衡,包括精度、温度无关性、电流驱动能力、功耗、稳定性、噪声和成本。

  理想的参考电压具有完美的初始精度,并保持其电压随负载电流、温度和时间而变化。在现实世界中,设计人员必须权衡以下因素:初始电压精度、电压和温度漂移和滞后、电流源和吸收能力、静态电流(或功耗)、长期稳定性、噪声和成本。

  参考类型

  两种最常见的参考类型是齐纳二极管和带隙二极管。齐纳二极管通常用于并联拓扑。带隙基准电压源通常用于三端串联拓扑。

  齐纳二极管和并联拓扑

  齐纳二极管是一种针对反向偏置击穿区域工作而优化的二极管。由于击穿相对恒定,通过反向驱动已知电流可以产生稳定的参考电压。

  齐纳二极管的优点之一是它的电压范围从2V到200V。它们还具有广泛的功率处理能力,从几毫瓦到几瓦不等。

  齐纳二极管的主要缺点是其精度不足以满足高精度应用,并且其功耗使其非常适合低功耗应用。一个例子是BZX84C2V7LT1G,其击穿电压或标称参考电压为2.5V,范围为2.3V至2.7V, 亿配芯城 或8%精度。这仅适用于精度要求较低的应用。

  齐纳基准电压源的另一个问题是输出阻抗。上述示例在5mA时的内部阻抗为100,在1mA时的内部阻抗为600。非零阻抗将导致参考电压的额外变化,具体取决于负载电流的变化。选择低输出阻抗的齐纳二极管可以最大限度地降低这种影响。

  嵌入式齐纳二极管是一种特殊类型的齐纳二极管,由于其结构比传统的齐纳二极管更稳定,使其放置在硅表面之下。

  替代实际齐纳二极管的是模拟齐纳二极管的有源电路。该电路允许该器件大大改善齐纳二极管的经典限制。MAX6330就是这样一款设备。它在100 A至50mA的负载范围内具有1.5%(最大值)的严格初始精度。该集成电路的典型实现如图1所示。

  选择合适的分流电阻

  选择合适的分流电阻

  所有分流配置基准都需要一个与基准元件串联的限流电阻。可以通过以下公式计算:

  RS=(VIN(最大)vs  hunt(最小))/(ISHUNT(最小)) RS   (vin(最小)vs  hunt(最大))/(ISHUNT(最小)ILOAD(最大))其中:

  车辆识别号是输入电压范围

  VSHUNT是调节电压

  ILOAD是输出电流范围

  ISHUNT是最小并联工作电流

  请注意,无论负载如何,并联电路总是消耗ILOAD(最大)ISHUNT。

  通过适当调整RS的大小,同样的分流可以用于10VIN或100VIN。为遥感选择最大标称电阻值可以实现最低的电流消耗。记住要提供一个安全裕度,以结合所用电阻的最坏情况容差。您还应该使用以下两个通用功率公式之一来确保电阻的额定功率足够:

  PR = IIN(VIN(最大)– VSHUNT)

       =I²INRS

       =(VIN(最大)– VSHUNT)²/ RS