ATL431LI/ATL432LI高带宽低Iq可编程并联稳压器的特性、应用与设计要点

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的稳压器至关重要。ATL431LI和ATL432LI作为高带宽低Iq可编程并联稳压器，凭借其出色的性能和广泛的应用场景，成为了众多设计中的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这两款稳压器。

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特性亮点

精准的参考电压

在25°C时，参考电压容差表现出色，B级为±0.5%，A级为±1%。最小典型输出电压为2.5V，且输出电压可在 (V_{ref}) 至36V之间进行调节，这为不同的设计需求提供了很大的灵活性。

宽温度范围工作

能够在 -40°C至 +125°C（Q温度范围）的环境下稳定运行，满足了包括汽车、商业和军事等多种应用场景对温度的要求。同时，最大温度漂移在不同温度范围下也有明确的指标，I温度范围最大为17mV，Q温度范围最大为27mV。

低输出阻抗

典型输出阻抗仅为0.3Ω，这使得它在处理信号时能够保持较好的稳定性和准确性。

强大的电流能力

具有一定的灌电流能力，最小灌电流 (I{min}) 最大为0.08mA，阴极电流 (I{KA}) 最大可达15mA。参考输入电流 (I_{REF}) 最大为0.4μA，且参考输入电流随温度的偏差 (I(dev)) 最大为0.3μA。

多样的封装形式

提供1mm x 1mm X2SON或SOT23 - 3两种封装，其中X2SON封装尺寸小巧，非常适合对空间要求较高的应用。

应用领域

可调电压和电流参考

可用于需要精确电压和电流参考的电路中，为系统提供稳定的基准信号。

反激式开关电源的次级侧调节

在反激式开关电源中，能够对次级侧的电压进行有效调节，提高电源的稳定性和效率。

齐纳二极管替代

凭借其出色的性能，可在很多应用中替代齐纳二极管，提供更稳定的电压调节。

电压监测

用于监测电路中的电压，当电压超出或低于设定范围时，及时发出信号。

精密恒流源/灌电流源

能够提供精确的恒定电流，满足一些对电流精度要求较高的应用。

带集成参考的比较器

可作为比较器使用，将输入信号与内部参考电压进行比较，输出相应的逻辑信号。

详细描述

功能概述

ATL431LI内部包含精确的电压参考和运算放大器，这两个关键组件是非常基础的模拟构建模块。它可以作为单个电压参考、误差放大器、电压钳位器或带集成参考的比较器使用。通过调节，其阴极电压可在2.5V至36V之间变化，适用于工业、汽车、电信和计算等众多领域的终端设备。

功能模式

开环（比较器）模式

当阴极/输出电压或电流不以任何形式反馈到参考/输入引脚时，ATL431LI工作在开环模式。在这种模式下，只要提供适当的阴极电流，它就具有较高的增益，通常被用作电压比较器，可用于监测信号的过压和欠压情况。

闭环模式

当阴极/输出电压或电流以某种形式反馈到参考/输入引脚时，ATL431LI工作在闭环模式。大多数应用都采用这种方式来调节固定电压或电流，通过反馈使它能够作为误差放大器，计算输出电压的一部分并进行调整，以保持所需的调节精度。

应用设计

比较器应用

设计要求

以一个具体的设计为例，输入电压范围为0V至5V，输入电阻为10kΩ，电源电压为24V，阴极电流 (I{K}) 为5mA，输出电压电平约为2V - (V{SUP}) ，逻辑输入阈值为 (V_{L}) 。

设计步骤

• 确定关键参数：包括输入电压范围、参考电压精度、输出逻辑输入高低电平阈值以及电流源电阻。
• 基本操作：在特定配置下，ATL431LI将 (V{REF}) 引脚电压与内部虚拟参考电压进行比较。适当的阴极电流能使其具有足够的开环增益，实现快速响应。需要注意的是，参考引脚需要足够的过驱动电压，以确保快速准确的响应。同时，为了减小 (I{REF}) 对 (V_{IN}) 的误差影响，建议使用小于10kΩ的输入电阻。
• 输出电压和逻辑输入电平：为了使ATL431LI作为比较器正常工作，其逻辑输出必须能被接收逻辑设备读取。当输出低电平电压不满足接收逻辑设备要求时，可以使用电阻分压器对输出电压进行衰减。同时，要注意电阻分压器的阻值总和应远大于 (R_{SUP}) ，以免影响ATL431LI的性能。

精密恒流灌电流源应用

设计要求

以一个设计为例，电源电压 (V{I(BATT)}) 为5V，灌电流 (I{O}) 为100mA，阴极电流 (I_{K}) 为5mA。

设计步骤

• 确定关键参数：包括输出电流范围、输出电流精度以及ATL43xLI的功耗。
• 基本操作：ATL43xLI在恒流灌电流源的反馈回路中作为控制组件，与外部的通过组件（如BJT）配合工作，通过自身和检测电阻 (R{S}) 来提供精确的恒流灌电流。输出电流范围由相关方程确定，输出电流精度则取决于ATL43xLI和检测电阻 (R{S}) 的精度以及它们的温度系数。
• 功耗考虑：为了使ATL43xLI正常工作，需要达到最小工作电流，通常通过设置与ATL43xLI串联的外部偏置电阻来实现。为了降低功耗，可以考虑选择如ATL43x等器件。

并联稳压器/参考应用

设计要求

以一个设计为例，参考初始精度为1.0%，电源电压为24V，阴极电流 (I{K}) 为5mA，输出电压电平在2.5V - 36V之间，负载电容为2μF，反馈电阻值和精度（ (R{1}) 和 (R_{2}) ）为10kΩ。

设计步骤

• 编程输出/阴极电压：通过在阴极和阳极引脚之间并联一个电阻桥，并将中点连接到参考引脚，可以对阴极电压进行编程。阴极电压可以通过近似方程计算，更精确的计算需要考虑阴极电流的影响。为了使方程有效，ATL431LI必须充分偏置，以获得足够的开环增益。
• 总精度：当输出编程高于单位增益时，ATL431LI可能会受到多种误差的影响，包括 (R{1}) 和 (R{2}) 的精度、参考电压随温度的变化、参考电压与阴极电压变化的比值以及动态阻抗等。在设计时，需要综合考虑这些因素，以确定最坏情况下的阴极电压。
• 稳定性：虽然ATL431LI在无电容负载时是稳定的，但接收其输出电压的设备可能会呈现电容负载。设计人员可以参考稳定性边界条件图来选择合适的负载电容，以确保系统的稳定性。
• 启动时间：ATL431LI具有较快的响应速度，在达到约2V后会缓慢充电至编程值，这是由于其补偿电容需要满足稳定性标准。尽管存在二次延迟，但它仍然适用于许多钳位应用。

带光耦的隔离反激式应用

设计要求

在带光耦的隔离反激式设计中，ATL431LI用于次级侧的反馈网络。以一个设计为例，电压输出为20V，反馈网络静态电流 (I_{q}) 小于40mW。

设计步骤

• 设计目标：设计一个低待机电流的反馈网络，以满足欧洲CoC Tier 2和美国DoE Level VI的要求。系统待机功率需要低于75mW，因此反馈网络的功耗需要小于40mW。
• ATL431LI偏置：系统的待机 (I{q}) 取决于ATL431LI偏置路径和电阻反馈路径。设计目标是充分利用 (I{min}) 来设置ATL431LI的 (I{KA}) ，通过选择高CTR的光耦可以降低 (I{OPTNL}) ，从而降低功耗。
• 电阻反馈网络：反馈电阻用于设置次级侧的输出电压，设计目标是在保持低 (I_{q}) 的同时，尽量减小电阻误差。通过合理选择电阻值，可以将总功耗控制在较低水平。

设计建议

电源供应

当使用ATL43xLIx作为线性稳压器为负载供电时，通常会在输出/阴极引脚使用旁路电容。此时，要确保电容值在稳定性标准范围内。同时，要限制电源电压的电流，避免超过最大阴极电流。此外，还要注意限制流入Ref引脚的电流，防止超过其绝对最大额定值。对于需要分流大电流的应用，要关注阴极和阳极的走线长度，并调整走线宽度以保证适当的电流密度。

布局设计

布局准则

旁路电容应尽可能靠近器件放置，以减少信号干扰。电流承载走线的宽度应根据其承载的电流量进行合理设计，对于ATL43xLIx，其电流通常较低。

不同封装的布局示例

提供了SOT23 - 3和X2SON（DQN）两种封装的布局示例，设计人员可以参考这些示例进行实际的布局设计。

热考虑

ATL431LI的热性能取决于功耗、热阻和环境温度。不同的封装类型在散热方面有所不同，在PCB布局时需要考虑这些差异。例如，DQN封装的热性能与热焊盘的连接方式有关，建议将其热焊盘连接到PCB的散热区域，以提高散热效果。同时，使用较大的偏置电阻可以降低阴极电流，从而改善热性能。为了确保可靠运行，应将结温限制在125°C（最大值）或推荐工作条件中的相应温度最大值。

ATL431LI和ATL432LI高带宽低Iq可编程并联稳压器在性能和应用方面都具有很大的优势。作为电子工程师，在进行设计时，需要充分了解其特性和应用要点，结合具体的设计需求，合理选择和使用这两款稳压器，以实现最佳的设计效果。大家在实际应用中是否遇到过相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。