Новая архитектура контура управления разработана для получения напряжения с очень низким уровнем шума. Она может быть использована как в линейных, так и в импульсных регуляторах. В дополнение к низкому уровню, шум становится независимым от установленного выходного напряжения. Это также позволяет получать очень низкие выходные напряжения вплоть до 0 В.

Преобразователи напряжения обычно содержат контур управления для поддержания заданного выходного напряжения независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.

Для измерения выходного напряжения часто используется резистивный делитель. Один из них изображен на Рисунке 1, где показана схема понижающего преобразователя. В этом контуре управления резистивный делитель (R_FB1 и R_FB2) стабилизирует выходное напряжение на уровне, заданном внутренним опорным напряжением (V_REF). Это опорное напряжение обычно устанавливается равным 1.2 В, 0.8 В или 0.6 В. Выходной сигнал усилителя ошибки (операционный усилитель на Рисунке 1) затем подается на схему, которая управляет временами коммутации силовых ключей (MOSFET).

Рисунок 1.	Контур управления преобразователем напряжения с резисторным делителем.

Долгое время этот традиционный метод регулирования был стандартным. Однако теперь существует более совершенная альтернатива, которая обеспечивает множество преимуществ для преобразователей энергии, включая импульсные регуляторы и стабилизаторы с низким падением напряжения (LDO). На Рисунке 2 показана новая концепция, которая основана на архитектуре с единичным усилением, где выходное напряжение подается непосредственно на усилитель ошибки. Выходное напряжение регулируется с помощью резистора (R_SET), подключенного к внутреннему источнику питания. Такая конфигурация позволяет стабилизировать выходное напряжение до 0 В, в отличие от предыдущего метода с использованием резистивного делителя, показанного на Рисунке 1, где минимальное регулируемое выходное напряжение равно потенциалу внутреннего источника опорного напряжения.

Рисунок 2.	Контур управления преобразователем напряжения с архитектурой единичного усиления.

Еще одним преимуществом является способность создавать меньше шумов на низких частотах до 100 кГц. С помощью емкости C_SET происходит усреднение низкочастотных помех от внутреннего источника тока, что существенно снижает их уровень.

В этой новой архитектуре резисторы резистивного делителя не вносят дополнительных шумов, что делает поведение шума в значительной степени независимым от выходного напряжения. Следовательно, низкочастотный шум не увеличивается при повышении выходного напряжения.

Во многих сверхмалошумящих линейных стабилизаторах компании Analog Devices, таких как LDO стабилизатор LT3045 с входным напряжением 20 В и выходным током 500 мА, используется эта технология управления петлей обратной связи. Новые понижающие импульсные регуляторы из третьего поколения семейства Silent Switcher, такие как LTC8625S, разработаны с использованием этого инновационного подхода.

На Рисунке 3 показан импульсный стабилизатор Silent Switcher третьего поколения LT8625S, смоделированный с помощью бесплатной программы моделирования LTspice. Этот импульсный преобразователь напряжения поддерживает входное напряжение до 18 В и может отдавать в нагрузку ток до 8 А. В диапазоне от 10 Гц до 100 кГц он создает на выходном напряжении низкочастотный шум 4 мкВ с.к.з. Кроме того, он имеет встроенный прецизионный источник тока с точностью ±0.8% во всем допустимом диапазоне температур от –40 °C до +125 °C.

Рисунок 3.	Импульсный стабилизатор Silent Switcher третьего поколения с архитектурой единичного усиления.

В схеме на Рисунке 3 выходное напряжение устанавливается с помощью резистора R5 на выводе SET. Следует отметить наличие резистивного делителя R3, R2 между выходным напряжением и выводом PGFB. Этот делитель не влияет на контур управления, а используется только для работы вывода PG (Power Good, питание в норме).

1. Datasheet Analog Devices LT3045
2. Datasheet Analog Devices LT8625S