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-3 V至-24 V的LM2991负低压差可调调节器

2020-9-18 17:25:39  239 调节器
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1特点
输出电压可从-3 V调整至-24 V,
通常为-2 V至-25 V
输出电流超过1 A
在1 A负载下,电压降通常为0.6 V
静态电流
内部短路电流限制
带滞后的内部热关机
TTL,CMOS兼容开/关开关
LM2941系列的功能补充
应用程序
后开关调节器
本地、卡上、法规
电池供电设备
工业
仪表
说明
LM2991是一个低辍学可调负片输出电压范围在-3 V至-24 V。LM2991提供高达1 A的负载电流和具有远程开/关引脚关闭能力。LM2991使用新的电路设计技术提供低电压降、低静态电流低温系数精密基准。负载电流为1-A时的电压降通常为0.6 V,确保最坏情况下最大值为1 V在整个工作温度范围内。这个静态电流通常为1毫安,负载为1安电流和输入输出电压差大于一种独特的内部偏置电路设计电源将静态电流限制为9毫安(典型)当调节器处于退出模式时(VOUT-VIN≤3伏)。LM2991是防短路和热的关闭包括滞后以增强意外过载时装置的可靠性长时间使用。LM2991有5种-引出-220和DDPAK/TO-263包额定工作温度超过汽车温度温度范围为-40°C至+125°C。Mil航空版本也有可用。

VOUT=VREF(1+R2/R1)
如果调节器距离电源滤波器电容器超过6英寸,则需要。1-μF固体建议使用钽或10μF铝电解电容器
稳定所需。必须至少为10μF铝电解或1μF固体钽,以保持稳定性。
可能会增加,而无需在瞬态期间维持调节。将电容器尽可能靠近
监管机构。等效串联电阻(ESR)是关键,在相同操作条件下应小于10Ω作为调节器的温度范围。
绝对最大额定值
超过工作自由空气温度范围(除非另有说明)(1)(2)

(1) 超过绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。这些是压力等级仅限,不意味着设备在这些或任何其他条件下的功能运行超出了建议的条件操作条件。长期暴露在绝对最大额定条件下可能会影响设备的可靠性。
(2) 如果需要军用/航空专用设备,请联系德州仪器销售办公室/经销商以获取可用性和规格。
(3) 最大功耗是TJ(MAX)、RθJA和TA的函数。任何环境下的最大允许功耗温度为PD=(TJ(MAX)–TA)/RθJA。如果超过此损耗,模具温度将上升到125°C以上,LM2991将最终在约160°C的TJ下进入热关机状态。有关更多详细信息,请参阅热关机。
电气特性
除非另有规定,否则车辆识别号=-10 V,输出电压=-3 V,输出电压=1 A,输出功率=47μF,R1=2.7 kΩ,TJ=25°C

(1) 典型值为TJ=25°C,代表最可能的参数范数。



详细说明
概述
LM2991是一个5针,低损耗,1-a负可调电压调节器和负电源,与LM2941系列一起使用时非常适合双电源系统。该装置也可以用作可调的电流汇负载。

特征描述
开/关销
LM2991调节器可以通过对开/关引脚应用TTL或CMOS电平高信号来关闭。这个驱动开/关引脚的电压源的阻抗必须足够低,以提供开/关引脚输入满足关闭阈值电压水平的电流,2.4 V时最大值为100μA。如果不需要开/关功能,则将引脚连接到GND。开关销不应保持浮动,因为这不是一个保证的操作条件。见图15。
强制输出为正
由于内部钳位电路,LM2991可以承受其输出的正电压。如果电压源正拉输出是直流电,电流必须限制在1.5 A。超过1.5 A的电流反馈到LM2991可能会损坏设备。LM2991输出还可以承受高达26 V,无电源电流限制。但是,如果瞬变持续时间超过1 ms输出应该用肖特基二极管固定在地上。
热停堆
LM2991的内部设定热停堆点通常为160°C,约为迟滞。该热停堆温度点超出了规定的推荐运行温度条件范围,高于绝对最大额定值,用作瞬时故障的安全功能仅限条件。避免在接近热停堆温度时连续运行,因为它可能有负的影响设备的使用寿命。
设备功能模式
在VOUT(目标)–5 V≥VIN>–26 V下运行如果输入电压在VOUT(目标值)–5 V至–26 V范围内,则设备工作。输入电压超过车辆识别码要求,设备不能正常工作,输出电压可能达不到目标值。
应用与实现
注意
以下应用程序部分中的信息不是ti组件的一部分规范,且技术信息不保证其准确性或完整性。TI的客户是负责确定部件的适用性。客户应该验证并测试其设计实现,以确认系统功能。
申请信息
LM2991是1-a负可调电压调节器,工作车辆识别号范围为-6 V至-26 V,以及具有5%精度的调节电压,最大额定输出电流为1A。效率由输出电压对输入电压,因为LM2991是一个线性电压调节器。为了达到高效率漏失电压(VIN–VOUT)必须尽可能小,因此需要非常低的漏失LDO。在应用程序中成功实现LDO取决于应用程序需求。如果要求是简单的输入电压和输出电压,符合规范(如内部电源必须进行验证,以确保可靠的设计。如果定时、启动、噪音、PSRR或任何其他需要瞬态规范,设计变得更具挑战性。

详细设计程序
在400毫安负载下,LM2991的最大压降超过温度1伏,因此-5伏净空足够在输入和输出电压精度上运行。LM2991的效率此配置为VOUT/VIN=50%。为了获得最小的形状因子,选择To-263(KTT)包。选择输入和输出电容器与外部电容器部分一致。输入为470μF,50-μF的铝电容选择输出电容器。效率为50%,最大负载为400毫安功耗为2000mw,对应于to-263封装的82.5°C结温升。当环境温度为25°C时,结温为107.5°C。
外部电容器
LM2991调节器需要一个输出电容器来保持稳定性。电容器必须至少为10μF铝电解或1-μF固体钽。输出电容器的等效串联电阻(ESR)必须小于10Ω,或通过ESR加到调节器频率响应上的零可以降低相位保证金,造成波动。输入电容器,至少由1-μF固体钽或10-μF铝电解制成如果调节器距离输入电源滤波器超过6英寸,也需要。
输入电容器
TI建议使用固体钽或陶瓷电容器,其值至少为1μF,但使用铝电解电容器可使用(≥10μF)。但是,铝电解类型不应用于环境温度可以降到0°C以下,因为它们的内部阻抗在寒冷时显著增加温度。
输出电容器
输出电容器必须满足图16所示的ESR限值,这意味着它必须具有介于约25 mΩ和10Ω。

固体钽(值≥1μF)是输出电容器的最佳选择。铝电解液(≥10μF)如果ESR在稳定范围内,可以使用。值得注意的是,典型铝电解槽的ESR将增加50倍于温度从25°C降低到-40°C,而钽的ESR增加约2倍相同的范围。由于这个和其他原因,铝电解液不应用于低出现工作温度。25 mΩ的稳定ESR下限意味着陶瓷电容器不能直接用于最不发达国家。如果外部电阻与输出端(1Ω)串联,则可以在输出端使用陶瓷(≥2.2μF推荐)。如果应用的温度范围不同,则必须使用X7R或X5R型电介质与周围环境成±25°以上,以确保电容量足够。
陶瓷旁路电容器
许多设计师将其值在1000 pF到0.1μF范围内的分布式陶瓷电容器放置在电路板上集成电路的电源输入引脚。这可能导致LDO的相位裕度降低或振荡监管机构。具有专用电源和接地平面的多层板的出现消除了(先前)提供了必要的“去合”,以保护LDO的输出不受旁路的影响电容器。尽可能避免使用这些电容器;如果使用陶瓷旁路电容器,则应尽量远离LDO实际输出。
最小荷载
正常运行所需的最小负载电流为500μA。外部电阻分压器可以提供最小负载,从调节销到接地的电阻设置为2.4 kΩ。
设置输出电压
LM2991的输出电压由电阻分压器外部设置,使用公式1:VOUT=VREF×(1+R2/R1)-(IADJ×R2)VREF=-1.21伏(1)
输出电压可编程设定在-3 V至-24 V范围内,通常更大的范围为-2 V至-25 V。调整引脚电流约为60毫安,导致输出电压出现轻微错误。但是,使用低于100kΩ的电阻使由于调整引脚电流引起的误差可以忽略不计。例如,忽略调整引脚电流,将R2设置为100 kΩ,VOUT设置为-5 V,输出电压误差仅为0.16%。
功耗
了解设备的功耗和连接到散热片的热平面的适当尺寸是对确保可靠运行至关重要。器件功耗取决于输入电压、输出电压和荷载条件,可用公式2计算。PD(最大值)=(车辆识别号(最大值)–输出)×输出(2)通过使用可用的最低功耗,可以将功耗降至最低,并实现更高的效率电压降选项仍将大于电压降(VDO)。但是,请记住电压降会产生更好的动态(即PSRR和瞬态)性能。功率损耗和结温通常与结温和环境热阻有关组合电路板和器件封装的(RθJA)和环境空气温度(TA),根据式3或式4:TJ(MAX)=TA(MAX)+(RθJA×PD(MAX))(3)PD(MAX)=(TJ(MAX)–TA(MAX))/RθJA(4)不幸的是,这个RθJA高度依赖于特定PCB设计的散热能力,并且因此,根据铜的总面积、铜的重量和平面的位置而变化。记录的RθJA热信息由特定的EIA/JEDEC JESD51-7标准确定,该标准适用于印刷电路板和铜扩散区域,仅用作封装热性能的相对测量。对于设计好的热布局,RθJA实际上是封装接头与外壳(底部)热阻之和(RθJCbot)加上作为散热器的PCB铜区的热阻贡献。
估计结温
EIA/jedec标准建议使用psi(Ψ)热特性来估算连接点典型印刷电路板应用中表面贴装设备的温度。这些特征不是真的热阻值,但更确切地说是封装特定的热特性,提供实用的和相对的估计结温的方法。这些psi指标与铜铺展区。关键热特性(ΨJT和ΨJB)在热信息中给出,并且根据方程式5或方程式6使用。TJ(MAX)=TTOP+(ΨJT×PD(MAX))PD(MAX)在方程式4中有说明•TTOP是在设备包的中心顶部测量的温度。(五)TJ(MAX)=板+(ΨJB×PD(MAX))PD(MAX)在方程式4中有说明•TBOARD是从设备包装1-mm处测量的PCB表面温度,中心位于包装边缘。

附加应用电路

电源建议
LM2991设计用于在-6 V和-26 V之间的输入电压供电范围内工作电压范围必须提供足够的净空,以便设备具有可调节的输出。这个输入
布局指南
LM2991的动态性能取决于PCB的布局。PCB布局实践对于典型的ldo来说,足够的功率会降低PSRR、噪声或设备的瞬态性能。最好的通过将CIN和COUT与LM2991放置在PCB的同一侧,并尽可能接近对包装很实用。CIN和COUT的接地连接必须回到LM2991接地引脚使用尽可能宽和短的铜痕迹。必须采用良好的PC布局实践,否则会因接地回路和电压降而导致不稳定。输入和输出电容器必须使用没有其他电流在其中流动的记录道(开尔文连接)。最好的方法是布置CIN在设备附近不能有短的进、出和接地引脚的痕迹。调节器接地销必须与外部电路接地,使调节器及其电容器具有单点接地。稳定性问题在应用中已被发现,其中到内部接地平面的通孔用于LM2991设备和输入输出电容器的接地点。这是由不同的地面引起的这些节点的电位是由流过地平面的电流引起的。使用单点接地稳压器及其电容器的技术解决了这个问题。因为高电流流过输入引脚和输出引脚的轨迹,Kelvin连接电容器通向这些管脚,因此输入和输出电容器没有串联的电压降。供应必须得到很好的管理。

漏失电压:输入输出电压差,在此电压差下,电路停止对进一步的输入电压降低。当输出电压从在(VOUT+5 V)输入下获得的标称值,电压降取决于负载电流和结温。
输入电压:输入端对地的直流电压。

输入输出差:未调节输入电压与调节输入电压之差调节器工作的输出电压。
线路调节:输入电压变化时输出电压的变化。进行测量在低功耗的条件下,或通过使用脉冲技术,使平均芯片温度没有明显的影响。
负载调节:在恒定芯片温度下,由于负载电流的变化而引起的输出电压的变化。

长期稳定性:1000小时后加速寿命试验条件下的输出电压稳定性最大额定电压和结温。
输出噪声电压:输出端的均方根交流电压,负载恒定,无输入纹波,测量范围为指定的频率范围。
静态电流:正输入电流中不产生正负载电流的部分。调节器接地线电流。
纹波抑制:输入纹波电压峰值与输出纹波电压峰值之比。

VOUT的温度稳定性:输出电压随室内温度变化的百分比变化温度到任一极端温度。

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