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Regulando menos de 1,2 V usando uma referência externa (ART753)

A Texas Instruments (www.ti.com) em seu Application Report SLVA216 (2008) descreve como usar uma referência externa pararegular tensões de saída muito baixas, menores do que a referência externa de um regulador linear.

O documento de Jeff Falin, mostra como obter um regulador linear ou comutado com menos de 1% de precisão para tensões abaixo de 1,2 V usando como referência externa o regulador TPS736xx com jum pino de habilitação para prevenir tanto o sobredisparo no momento da alimentação, o que pode ocorrer se a referência externa for ativada antes ou depois do regulador propriamente dito. Na figura 1 temos a implementação da solução usando a referência externa maior do que 1,2 V.

 

Figura 1
Figura 1

 

A tensão de saída obtida pode ser calculada pela seguinte equação:

 

Equação 1
Equação 1

 

O valor mínimo ocorre quando Vref_int é baixo, Vref_ext é alto, Rtop é alto e Rbot é baixo. O valor máximo ocorre quando Vref_in é alto, Vref_ext é baixo, Rtop é baixo e Rbottom é alto. A equação 2, permite calcular a tolerância da tensão máxima dada pela tolerância de cada componente do circuito.

 

Equação 2
Equação 2

 

Uma tensão de saída mais precisa pode ser alcançada pelo uso de uma referência externa com maior precisão e/ou resistores externos de maior precisão. A precisão da tensão de saída piora quando a diferença entre Vref_int e Vout aumenta e melhora quando a diferença entre Vref-ext e Vref_int aumenta.

Na figura 2 temos um circuito usando o UC382-ADJ 3-A, um regulador linear e o TPS73133 para fornecer uma tensão de 1,1 V com +/- 1,5%. O UC382-ADJ regula Vfb para Vref_int de1,20 V com 1% de precisão e o TPS73133 fornece Vref_int de 3,3 V com 1% de precisão. Além disso, são usados resistores de 1% de precisão.

 

Figura 2
Figura 2

 

Por si próprio, o UC382 é um regulador de duas entradas, exigindo uma tensão de polarização Vb>vout + Vb_dropout, onde Vb_dropout é a tensão diferencial mínima permitida entre Vb e Vout, e a tensão de entrada, Vin >Vout + Vin_dropout onde Vin_dropout é a tensão diferencial mínima entre Vin e Vout.

Nessa aplicação, o TPS73133 opera com finalidade duplas, fornecendo 3,3 V para a referência externa e também polarização de entrada.

Quando habilitado e desabilitado usando o pino EN do TPS73133 a tensão de saída do UC382 aumenta e cai suavemente com um overshoot desprezível. Tensão Vin recomendada está entre 1,6 v e 1,8 V para maior eficiência e menor dissipação de calor através do regulador.

A temperatura ambiente máxima e a dissipação do invólucro determinam a maior capacidade máxima de dissipação do circuito. A potência dissipada no regulador calculada por Pd - (Vin -1,1) x Iout_max determina a tensão máxima de entrada.

Um capacitor maior em Vin pode ser exigido, dependendo da proximidade do regulador da fonte de entrada Vin. Usando a corrente maior de 5-A do UC385 exige que se use regulador TPS73133 em lugar do TPS73133 para fornecer a corrente necessária de polarização necessária.

Tanto para o UC382 como UC385 exigem uma corrente mínima de carga de 1 mA para regulagem apropriada e o capacitor de saída C6 deve ter pelo menos 100 µF com pelo menos 50 m? de ESR para haver estabilidade do controle de realimentação.

Um segundo exemplo de aplicação é dado na figura 3 em que temos um regulador de 1,1 V com 1,5 A.

 

Figura 3
Figura 3

 

Esse regulador usa o TPS78601 de 1,5 A eo TPS73125 para fornecer 1,1 V com 2,8% de precisão. O TPS78601 regula Vref para Vref_int - 1,2246 com 2% e o TPS73125 fornece Vref_ext de 2,5 V com 1% de precisão. Além disso são usados resistores de 0,5% para R2 e R3.

 

Sozinho, o TPS78601 tem uma tensão mínima de entrada de 2,7 V. Nessa aplicação, o TPS73125 opera com finalidade dupla, tanto fornecendo 2,5 V para a referência externa como o sinal de habilitação do TPS78601.

O resistor R1 e o capacitor C3 retardam a partida do TPS78601 de partida rápida até que o TPS73125 forneça a tensão de referência e o diodo D1 remova esse retardo e o resistor R3 seja aterrado removendo Vref_ext no power down.

Assim quando habilitado e desabilitado pelo pelo pino EN, o TSP78601 tem sua tensão subindo e descendo suavemente sem overshoot. Para que o TPS73125 mantenha a regulação em 1%, o Vin mínimo é de 3 V e R4 de 250 ? é exigido para manter uma carga de 10 mA.

A temperatura ambiente máxima determina a capacidade máxima de dissipação do invólucro. A potência dissipada no regulador é calculada por Pd = (Vin - 1,10 x Iout_max, determina a tensão máxima de entrada.

Um capacitor maior em Vin pode ser necessário dependendo da proximidade do regulador da fonte Vin. Qualquer regulador linear da família TPS79x01 pode ser usado em fontes de menores corrente. Apesar de haver somente um capacitor cerâmico de 2,2 µF, C7 é exigido para a estabilidade do regulador. Um capacitor maior com baixa ESR pode ser necessário para uma melhor performance em termos de ruído e PSRR.

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