Проходной транзистор снижает падение напряжения

Падение напряжения (V_IN – V_OUT) на линейных стабилизаторах измеряют при наименьшем входном напряжении, при котором микросхема еще в состоянии обеспечивать стабилизацию. Низкое падение напряжения означает более длительный срок службы батареи, поскольку цепь нагрузки продолжает работать, пока батарея разряжается до более низкого напряжения на контактах. Внешний транзистор помогает сформировать схему линейного регулятора, падение напряжения на котором при токе нагрузки 100 мА составляет всего 10 мВ (Рисунок 1). (На самой микросхеме линейного регулятора, согласно документации, падает 100 мВ при токе 100 мА). Внешний транзистор также увеличивает максимальный ток нагрузки до 1 А.

Рисунок 1.	Нестандартное подключение транзистора к LDO регулятору позволяет снизить падение напряжения со 100 мВ до 10 мВ.

Нестандартные подключения позволяют микросхеме управлять транзистором Q₁. Подключение вывода 3 микросхемы к базе транзистора позволяет току базы протекать через внутренний проходной MOSFET и из вывода 4 через резистор R₂ выходить в землю. Тогда MOSFET регулирует выходное напряжение V_OUT, управляя током базы. Поскольку конденсатор C₂ устанавливает доминирующий полюс, определяющий стабильность контура регулирования, его следует выбрать керамическим или другого типа с низким значением ESR. C₂ улучшает запас по фазе, формируя комбинацию полюс-ноль, которая смещает частоту пересечения фаз. Когда напряжение батареи падает достаточно низко, чтобы стабилизация V_OUT стала невозможной, Q₁ насыщается, а R₂ ограничивает базовый ток примерно до 10 мА. В этих условиях падение напряжения задает напряжение коллектор-эмиттер насыщенного транзистора Q₁, равное 10 мВ при токе базы 1 мА и токе коллектора 100 мА.

Рисунок 2.	Падение напряжения в схеме на Рисунке 1 изменяется от 10 мВ при токе нагрузки 100 мА до 90 мВ при токе 1 А.

Измеренное падение напряжения изменяется в зависимости от тока нагрузки (Рисунок 2). При выходном напряжении 3.3 В схема может отдавать в нагрузку ток до 1 А. Выходное напряжение можно регулировать от 5.5 В до 1.25 В, используя формулу

с соответствующим пересчетом сопротивления R₂, по формуле

Небольшие размеры компонентов позволяют разместить всю схему на печатной плате площадью менее 1.6 см². (Микросхема выпускается в корпусе SOT-23).

Материалы по теме

1. Datasheet Analog Devices MAX8863
2. Datasheet Diodes FMMT717