Regulator napięcia a napięcie odniesienia

Potrzebuję taniego, nieco dokładnego (~ 0,5%) napięcia odniesienia dla niektórych przetworników DAC. Na początku zamierzałem użyć do tego regulatora napięcia LDO (szczególnie TC1223), wydaje się, że pasuje do rachunku patrząc na arkusz danych. Potem zobaczyłem, że istnieje osobna kategoria układów scalonych zwanych napięciem odniesienia, a nie regulatorami napięcia. Ale z tego, co mogę powiedzieć, odniesienia napięcia z taką samą początkową dokładnością jak regulator, o którym wspomniałem powyżej, kosztuje więcej, a także wymaga jednego lub więcej zewnętrznych rezystorów (przynajmniej typy odniesienia diody bocznikowej).

Zastanawiałem się więc, jaka jest różnica między regulatorami a referencjami i czy mogę zadowolić się regulatorem na moje potrzeby, czy też powinienem uzyskać referencję, niezależnie od wyższej ceny za pozornie podobne specyfikacje. Dzięki.

Regulator napięcia jest zaprojektowany do przyjmowania napięcia zmiennego (powiedzmy 2-5 V) i generowania stałego napięcia (powiedzmy 3,3 V). Teraz regulatory napięcia są zwykle używane do zasilania obwodu, co oznacza, że ​​będą one generować prąd wyjściowy o wartości kilkuset mA lub więcej, ogólnie mówiąc. W celu obniżenia kosztów, wielkości itp., Tolerancja wyjściowa na regulatorach napięcia wynosi (ponownie ogólnie) kilka 10s lub 100s mV.

Na przykład regulator napięcia RG71055 ma minimalne napięcie wyjściowe 5,2 V, a maksymalnie 5,8 V, przy docelowym napięciu wyjściowym 5,5 V i może wytwarzać 30 mA. To około 5% tolerancji napięcia, przy założeniu, że prawidłowo zgryziłem numer.

Z drugiej strony, napięcie odniesienia jest zaprojektowane tak, aby przyjmować napięcie zmienne i DOKŁADNIE dostarczać znamionowe napięcie wyjściowe. Na przykład LT1790 może dostarczać napięcie 5 V z tolerancją 0,1%, co stanowi 50-krotną poprawę w stosunku do RG71055. Jednak LT1790 może pobierać maks. 5 mA, czyli 6 razy mniej niż RG71055. Odniesienie napięcia jest używane, gdy trzeba wiedzieć, że ta linia jest dokładnie pewnym napięciem (innymi słowy, naprawdę wąskie tolerancje). W Digikey można uzyskać napięcie odniesienia z tolerancją 0,01%. Dzięki regulatorom napięcia masz szczęście, że masz taki z tolerancją 1%.

Ogólnie (choć będą wyjątki) odniesienia mają lepszą specyfikację niż regulatory. Zawarte w tych specyfikacjach to ...

stabilność temperaturowa stabilność
napięcia wejściowego stabilność
obciążenia wyjściowego

(stabilność ma duże znaczenie w odniesieniu do referencji!)

hałas wyjściowy

... jak również początkowa dokładność. Chociaż często okaże się, że niektóre referencje mają różne stopnie, a wyższa dokładność początkowa jest dostępna w wyższych stopniach, za cenę!

Oczywiście regulator zrobi to, dostarczając duży prąd wyjściowy. Referencje różnią się od niskiego prądu wyjściowego do zasadniczo żadnego. Sprawdź specyfikacje, ile prądu ma dostarczyć, przy zachowaniu określonej dokładności.

Jeden dodatkowy (oprócz innych odpowiedzi) czynnik - niektóre regulatory mają minimalny prąd, poniżej którego nie są zobowiązani do działania. Jest to podobne i może w rzeczywistości być wyższe niż maksymalny prąd dostępny z referencji. Zatem jeśli potrzebujesz napięcia do odniesienia (tj. Pobierasz z niego prawie żaden prąd), potrzebujesz napięcia odniesienia. (W przypadku regulatora oparłem to na LM317, który prawdopodobnie jest najgorszym przypadkiem, ponieważ jest zarówno starym projektem, jak i regulowanym)

Regulatory napięcia są przeznaczone do zasilania urządzeń o stałym napięciu. Mogą zasilać lub pochłaniać znaczne prądy, ale ich napięcie wyjściowe nie jest szczególnie dokładne; może znacznie dryfować wraz ze zmianami obciążenia lub temperatury, a nawet może zależeć od zewnętrznych rezystorów w celu „zaprogramowania” regulatora.

Przykładem regulatora napięcia jest LM7805, który będzie wytwarzał napięcie 5 V ± 250 mV (5%) i może zasilać do 2 A odpowiednim radiatorem. Nie określono współczynnika temperatury.

Referencje napięcia mają znacznie bardziej precyzyjną i stabilną moc wyjściową, ale nie są w stanie pozyskiwać ani pochłaniać żadnej znaczącej ilości prądu. Zazwyczaj są stosowane w precyzyjnych obwodach analogowych, np. Z ADC.

Przykładem napięcia odniesienia jest TI REF02, który będzie wytwarzał napięcie 5 V ± 10 mV (0,2%), ale może uzyskać jedynie około 10 mA. Ma współczynnik temperaturowy 10 ppm / ° C. (To znaczy, jeśli jego temperatura zmieni się o 1 ° C, jego wydajność nie zmieni się o więcej niż 10 ppm, czyli 0,001%.)

Do Twojego zastosowania TC1223 nie będzie wystarczający. Został zaprojektowany jako regulator napięcia i ma napięcie wyjściowe określone w zakresie ± 2,5%. (Specyfikacja „V _R ± 0,5%” to czerwony śledź; jest to „typowa” wartość i nie jest gwarantowana!) Potrzebne będzie tutaj odniesienie napięcia; jeśli uznasz, że rezystory zewnętrzne są kłopotliwe, użyj odniesienia szeregowego zamiast diody bocznikowej.

Ogólna koncepcja i obwód są takie same między odniesieniami napięcia. Różnica polega na tym, jak szczegóły są realizowane.

Istnieją dwie topologie, szeregowe lub bocznikowe, a LDO lub napięcie odniesienia są wykonane w obu topologiach . Czy to ważne, którego używasz, nie. Użyłem referencji napięcia dla szyny zasilającej, aby zwiększyć stabilność analogowej elektroniki. Użyłem również LDO jako referencji, kiedy nie chciałem dodawać referencji do płyty i nie potrzebowałem dokładności / stabilności. Upewnij się, że zwracasz uwagę na swój ładunek i jakie są twoje wymagania.

Różnice dotyczą wartości napięcia zaprojektowanych z uwzględnieniem tych charakterystyk, aby zminimalizować błąd napięcia.

• Hałas napięcia
• Stabilność długoterminowa
• Dryft temperaturowy
• Histereza termiczna

Zwykle zwiększa to zawsze koszt odniesienia napięcia w porównaniu do LDO. Referencje napięcia mają niższe możliwości pozyskiwania prądu w zamian za inne cechy.

Musisz zdecydować, co jest dla Ciebie ważniejsze, dokładność czy niska cena? Jeśli potrzebujesz dokładności, należy użyć odniesienia. Jeśli wymagana jest niska cena, najlepszym wyborem będzie regulator napięcia.