В техническом описании линейного стабилизатора напряжения LT3080 в качестве балластных резисторов предлагается использовать проводники печатной платы. Хотя этот метод хорошо подходит для низкого напряжения смещения микросхемы LT3080, его можно использовать и в других балластных приложениях, например, для включаемых параллельно биполярных транзисторов.
К примеру, R1 и R2 на Рисунке 1 могут быть короткими отрезками печатных проводников. На практике такие R1 и R2 могут иметь длину порядка 5 мм и ширину всего несколько десятых миллиметра. Очевидно, что это выгодно.
 | ||
| Рисунок 1. | Хотя эта схема иллюстрирует использование медных дорожек печатной платы в качестве балластных резисторов для линейного регулятора напряжения LT3080, такой метод эффективен и в других приложениях, требующих балластных сопротивлений. | |
Низкоомные токоизмерительные резисторы могут быть дорогими, а использование меди печатной платы в качестве резисторов также экономит затраты на их монтаж и повышает надежность по сравнению с паяными соединениями. Те же преимущества можно получить в других конструкциях, требующих балластных резисторов низкого номинала, и они могут быть практической альтернативой дискретным компонентам, даже когда дорожки печатной платы занимают значительно большую площадь.
Между тем, есть еще одно преимущество использования дорожек печатной платы, о котором не упоминается в техническом описании микросхемы LT3080. Это касается высокого температурного коэффициента печатных проводников.
Использование медных проводников для измерения тока может быть не очень хорошей идеей, поскольку температурный коэффициент сопротивления меди составляет почти 0.4% на °C, что вызывает изменение примерно на 10% при увеличении температуры на 25 °C.
Но, если для точных измерений это является проблемой, для балластных резисторов это на самом деле преимущество, поскольку резистор, через который проходит наибольший ток, будет нагреваться больше (при условии одинаковых условий окружающей среды для всех балластных резисторов). Этот саморазогрев увеличит сопротивление, тем самым, снижая ток в этой ветви по сравнению с ветвью, которая не нагревается так сильно.
Например, предположим, что два регулятора на Рисунке 1 имеют выходные напряжения, различающиеся на 2 мВ, а ток нагрузки равен 2 А. Если каждое из сопротивлений R1 и R2 равно 10.00 мОм, регулятор с более высоким напряжением будет выдавать на 200 мА больше тока, чем регулятор с более низким напряжением. Но если резисторы R1 и R2 представляют собой узкие полоски меди с коэффициентом саморазогрева 2.5 °C/мВт, имеющие сопротивления 10 мОм при номинальной рабочей температуре платы, разность токов между двумя регуляторами составит примерно 150 мА, что на 25% меньше, чем при использовании в качестве R1 и R2 термостабильных резисторов.
В техническом описании на LT3080 указано, что эти регуляторы могут быть произвольно разбросаны по печатной плате. Для правильного перераспределения токов между двумя регуляторами необязательно размещать их близко друг к другу. Это очевидное преимущество с точки зрения распределения тепла по плате. Однако здесь есть также дополнительное преимущество, которое можно получить за счет температурного коэффициента сопротивления медных балластных резисторов.
Вероятно, вас больше интересует температура регулятора, чем фактическое распределение токов. Следовательно, можно развести плату так, чтобы R1 воспринимал повышение температуры U1. Кроме того, также можно заставить R2 измерять температуру U2.
В частности, на многослойной плате можно разместить балластные резисторы в слое непосредственно под регулятором, и повысить чувствительность медного проводника к повышению температуры регулятора. Кроме того, дорожки балластного сопротивления можно сделать относительно большими, чтобы их саморазогрев был небольшим, а повышение их температуры происходило в основном из-за нагрева ближайшего регулятора.
Таким образом, как можно видеть, когда дело доходит до балластировки, высокий температурный коэффициент сопротивления медных проводников является не недостатком, а преимуществом.