不含电阻分压器的调节环路

来源：电子工程世界（EEWorld）

新设计的控制环路架构能够产生超低的噪声电压，并且可同时适用于线性稳压器与开关稳压器。除了实现低噪声外，这种架构还使得噪声水平与设定的输出电压无关。这也使得可以实现低至0 V的超低输出电压。

电源转换器通常包含控制环路，无论输入电压或负载电流如何变化，都能维持设定的输出电压。

电阻分压器常常被用于检测输出电压。图1展示了一个降压型稳压器电路。在该控制环路中，电阻分压器（RFB1和RFB2）将产生的输出电压调节到内部基准电压(VREF)所指定的水平。这个基准电压通常设置为1.2 V、0.8 V或0.6 V。随后，误差放大器（图1中的运算放大器）的输出会被馈送到控制块，该控制块负责管理电源开关(MOSFET)的开关时间。

图1.配有电阻分压器的电源转换器的控制环路。

长期以来，这种传统调节方法一直是行业标准做法。然而，如今一种更优的替代方案应运而生，它在电源转换方面具有诸多优势，广泛适用于开关稳压器和低压差(LDO)稳压器等器件。图2呈现的新构想采用了单位增益架构，在此架构中，输出电压直接馈入误差放大器，并通过连接到内部电源的一个电阻(RSET)进行调节。与图1中采用电阻分压器的传统方法不同，新配置允许输出电压向下调节至0 V，而在传统方法中，最小可调节电压只能达到与内部安装的基准电压相当的水平。

另一个优点是，在低于100 kHz的低频下能够产生更少的噪声。通过并入一个CSET电容，它可对来自内部电流源的低频干扰进行平均处理，从而大幅降低这些干扰。

在这种新架构中，电阻分压器的电阻不会引入额外的噪声，使得噪声特性在很大程度上与输出电压无关。因此，低频噪声不会随着输出电压的升高而增加。

ADI公司的许多超低噪声线性稳压器，例如20 V、500 mA超低噪声LDO稳压器LT3045等，都采用了这种环路调节技术。第三代Silent Switcher®系列新型降压型开关稳压器，如LTC8625S，就是运用这种创新方法设计的。

图2.配有单位增益架构的电源转换器的控制环路。

图3展示了第三代Silent Switcher开关稳压器LT8625S，使用免费仿真程序LTspice®进行建模。这款开关模式电源转换器支持高达18 V的输入电压，并且能够在高达8 A的负载电流下运行。在输出电压方面，它在10 Hz至100 kHz的频率范围内产生4 μV rms的低频噪声。此外，它还内置了一个精密电流源，在-40°C至+125°C的整个允许温度范围内，精度可达±0.8%。

图3.配有单位增益架构的第三代Silent Switcher开关稳压器。

在图3所示的电路中，输出电压是通过SET引脚上的电阻R5来设置的。值得注意的是，输出电压和PGFB引脚之间存在一个由R3和R2组成的电阻分压器。这个电阻分压器并不影响控制环路，仅用于使PG引脚正常工作。

此设计实现了从传统成熟方法（例如在控制环路中应用电阻分压器）向更为先进的现代技术（例如单位增益架构）的转变。这一进步意义重大，使得低频范围内的噪声水平得到了大幅降低。此外，残留的少量噪声并不取决于设定的输出电压，从而能够实现低至0 V的极低电压输出。许多新型线性稳压器和开关稳压器都采用了这一创新技术。