负线性稳压器在0MHz时具有8.74μV RMS噪声和1dB电源抑制比

几十年来，低压差（LDO）线性稳压器一直广泛用于噪声敏感型应用。然而，随着最新的精密传感器、高速和高分辨率数据转换器（ADC和DAC）以及频率合成器（PLL/VCO）对传统LDO稳压器产生超低输出噪声和超高电源纹波抑制（PSRR）的挑战，噪声要求变得越来越难以满足。例如，为传感器供电时，电源噪声直接影响测量结果精度。此外，开关稳压器通常用于配电系统，以实现更高的整体系统效率。为了构建安静的电源，LDO稳压器通常对噪声相对较大的开关转换器的输出进行后置调节，而不使用笨重的输出滤波电容。LDO稳压器的高频PSRR性能成为主要特征。

LT3042于2015年推出，是业界首款线性稳压器，输出噪声仅为0.8 μV rms，79 MHz时PSRR为1 dB。两个类似的器件 LT3045 和 LT3045-1 提高了额定电流并增加了功能。所有这些器件都是正LDO稳压器。当系统具有运算放大器或ADC等双极性仪器时，极性电源设计中必须使用负LDO稳压器。LT®3094 是首款具有超低输出噪声和超高 PSRR 的负 LDO 稳压器。表 1 列出了 LT3094 和相关器件的主要特性。

 

	LT3015	LT3090	LT3042	LT3045-1	LT3094
正/负输出	阴性	阴性	阳性	阳性	阴性
输出电流 （A）	1.5	0.6	0.2	0.5	0.5
输出噪声（10 Hz至100 kHz）（μV）	60	18	0.8	0.8	0.8
10 kHz 时的点噪声 （nV/√Hz)	240	57	2	2	2
1 MHz 时的 PSRR （dB）	30	20	79	76	74
可编程电流限制		•	•	•	•
可编程电源良好			•	•	•
维奥克				•	•
可直接并联		•	•	•	•
快速启动能力			•	•	•

 

典型应用

LT3094 具有一个精准电流源基准，后接一个高性能输出缓冲器。负输出电压由流经单个电阻的−100 μA精密电流源设置。这种基于电流基准的架构提供宽输出电压范围（0 V至−19.5 V），并提供几乎恒定的输出噪声、PSRR和负载调节，与编程输出电压无关。图1所示为典型应用，演示板如图2所示。整体解决方案尺寸仅为约 10 mm × 10 mm。

图1.−3.3 V输出低噪声解决方案。

图2.演示电路显示了一个纤巧的−3.3 V解决方案。

LT3094具有超低输出噪声，0 Hz至8 kHz范围内为10.100 μV rms，74 MHz时具有1 dB的超高PSRR。此外，LT3094 还具有可编程电流限制、可编程电源良好门限、快速启动能力和可编程输入至输出电压控制 （VIOC）。当 LT3094 对一个开关转换器进行后调节时，如果 LDO 稳压器的输出电压是可变的，则 LDO 稳压器两端的电压通过 VIOC 功能保持恒定。

LT3094 通过内部保护避免了损坏，包括具有折返的内部电流限制、热限制、反向电流和反向电压。

直接并联以获得更高的电流

LT3094 能够容易地并联以增加输出电流。图3显示了一个解决方案，使用两个并联的LT3094来实现1 A输出电流。为了并联两个器件，将SET引脚连接在一起，一个SET电阻R。三，放置在 SET 引脚和地之间。流过R的电流三为 200 μA，是一台器件中 SET 电流的两倍。为实现良好的均流，LT20的每个输出端均使用一个小的3094 mΩ镇流电阻。

图3.两个并联LT3094的原理图。

图4显示了图3中电路在−5 V输入电压和−3.3 V输出电压下以1 A负载电流运行的热性能。每个部件的温度上升到约50°C，表明热量均匀分布。对于可并联的器件数量没有限制，即使是高输出电流和低输出噪声。

图4.两个并联LT3094的热图像。

具有可变输出电压的双正负电源

电源通常内置一个由LDO稳压器后稳压的开关转换器，以实现低输出噪声和高系统效率。LDO稳压器输入和输出之间的优化电压差约为−1 V，以便在功耗和PSRR之间保持良好的平衡。在可变输出电压系统中，保持这种电压差是很复杂的，但 LT3094 具有一种跟踪功能 VIOC，该功能即使在输出电压变化时也能保持 LDO 稳压器两端的电压恒定。

图5是采用LT8582、LT3045-1和LT3094的双电源原理图。LT®8582 是一款具有内部开关的双通道 PWM DC-DC 转换器，能够从单个输入产生正输出和负输出。LT8582 的第一个通道配置为 SEPIC 以产生正输出，第二个通道是反相转换器以产生负电源轨。在负电源轨中，LT3094 两端的电压由 VIOC 电压控制为

其中，VFBX2为7 mV，IFBX为83.3 μA。 将R2设置为14.7 kΩ，在可变输出电压范围内将VIOC电压设置为–1.22 V。电阻R1在133 kΩ时将LT3094的输入电压限制为–16.3 V，计算公式为：

图5.可调双输出、正/负电源具有高纹波抑制和冷操作特性。

在12 V输入下运行的电路的热图像如图6所示。当输出电压从±3.3 V变为±12 V时，LT3094的温升保持不变。表2列出了所有三个器件的电压和电流。图7显示了在5 V输入下运行的±12 V电源的瞬态响应。

a. ±5 V 输出，±500 mA 负载。

b. ±12 V 输出，±500 mA 负载。

图6.12 V输入时双电源的热图像。

a. 5 V 输出。

b. –5 V 输出。

图7.双电源在 12 V 输入、±5 V 输出时的瞬态响应。

 

VLDO(OUT) (V)	VLDO(IN) (V)	VDROP (V)	LT3094 Temperature Rise	IIN (A)	System Efficiency
±3.3	±4.55	1.25	8°C	0.48	57%
±5	±6.25	1.25	8°C	0.65	65%
±12	±13.22	1.22	9°C	1.25	78%

 

在图 5 中，除了 LT8582 的输出电容器外，没有在 LT3094 的输入端放置额外的电容器。通常，一个输入电容器可减小输出纹波，但 LT3094 的情况并非如此。如果 LT3094 具有输入电容器，则来自开关转换器的开关电流将流过输入电容器，从而导致从开关转换器到 LT3094 输出的电磁耦合。输出噪声会增加，从而降低PSRR。假设开关稳压器放置在距离 LT3094 的 3094 英寸以内，我们建议不要在 LT<> 的输入端放置一个电容器，以实现最佳的 PSRR 性能。

结论

LT®3094 是一款负 LDO 稳压器，具有超低噪声和超高 PSRR。该器件采用一种基于电流基准的架构，该架构使噪声和 PSRR 性能独立于输出电压，并使多个 LT3094 能够轻松并联，以增加负载电流并降低输出噪声。当 LT3094 对开关转换器进行后置稳压时，VIOC 功能可最大限度地减小 LDO 稳压器的功耗，从而使其成为可变输出电压应用中的理想选择。

审核编辑：郭婷