分析AMS1503-3A低压差稳压器

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?可调或固定输出15V、25V、285V、30V、33V、35V和50V
?输出电流3A
?低压差，3A输出电流下为500mV
?速瞬态响应
?遥感
应用
?大电流调节器
?开关电源后调节器
?可调电源
?笔记本电脑个人电脑用品
一般说明
AMS1503系列可调和固定低压差稳压器旨在提供3A输出电流，为新一代微处理器供电。该器件在轻载时的压降为100mV，比较大输出电流可达500mV。需要比输出电压大1V或更大的第二低电流输入电压来现这种压降。AMS1503也可以用作单个电源设备。
AMS1503增加了新功能：远程感测引脚几乎消除了由于负载变化导致的输出电压变化。在感测引脚处测量的负载电流阶跃为100mA至3A的典型负载调节小于1mV。
AMS1503系列具有速的瞬态响应。调整销在固定装置上伸出。为了进一步改善瞬态响应，建议在Adjust引脚上添加一个小电容器。AMS1503系列是产生2V至3V电源的理想选择，其中5V和33V电源都可用。AMS1503器件采用5导联TO-220、5LTO-263（塑料DD）和5LTO-252（DPAK）封装。
应用程序提示
AMS1503系列可调和固定稳压器旨在为新一代微处理器供电。AMS1503旨在利用大多数系统中存在的多个电源来降低压降。两种供应方式的点之一是比较大限度地提高效率。
第二电源比输出电压至少大1V，为控制电路供电，并向NPN输出晶体管道提供驱动电流。这允许NPN进入饱和状态；从而与传统相比，将压降电压降低了aVBE。对于控制电压，电流要求很小，约为输出电流的1%，对于3A负载约为30mA。大部分电流是NPN输出晶体管道的驱动电流。该驱动电流成为输出电流的一部分。控制引脚上的比较大电压为13V。电源引脚的比较大电压为7V。固定电压设备的接地引脚电流通常为6mA，并且是负载的函数。可调节设备的调节引脚电流在25°C时为60μA，与绝对温度成比例变化。
AMS1503的改进频率补偿允许使用ESR非常低的电容器。这对于满足现代低压高速微处理器的需求至关重要。新一代微处理器在几十纳秒内将负载电流从几百毫安循环到几安。输出电压公差更严格，包括瞬态响应作为规范的一部分。AMS1503旨在满足这些微处理器的速电流负载阶跃要求，通过需要更少的输出电容来维持调节，还节省了总成本。
AMS1503的精心消除了与双电源系统相关的任何电源排序问题。在两个电源都工作之前，输出电压不会打开。如果控制电压首先上升，输出电流将限制在几毫安，直到电源输入电压下降。如果电源输入先出现，则输出在控制电压出现之前不会打开。输出永远法被调节。通过将控制和电源输入连接在一起，AMS1503也可以作为单个电源设备运行。在单电源操作中，压降将由比较小控制电压决定。
AMS1503的新功能需要在传统的3端子稳压器上增加额外的引脚。固定和可调节版本都有远程感测引脚，可以非常精确地调节负载而不是调节器的输出电压。因此，在25V输出的100mA至3A的输出电流范围内，典型的负载调节小于1mV。对于固定电压，引出调节引脚，允许用户通过绕过内部电阻分压器来改善瞬态响应。使用01μF至1μF范围内的电容器绕过调整引脚，提供比较佳瞬态响应。选择的值将取决于系统中的输出电容量。
除了上述增强功能外，参考精度提高了两倍，在25°C时保证的初始公差为±06%。该设备在整个温度范围和负载电流范围内可以保持1%的精度，保证与比率精确的内部提供器电阻器结合使用，并在1V以下的输入输出差分下运行。
AMS1503的典型应用包括使用5V控制电源的33V到25V转换、使用12V控制电源的5V到42V转换或使用12V控制器的5V到36V转换。AMS1503能够提供3A的输出电流，比较大压降为08V，还具有速的瞬态响应，使其能够处理与新一代微处理器相关的大电流变化。该设备具有完全的过电流和超温保护。
接地和输出传感
AMS1503允许对负载的高侧和低侧进行真正的开尔文传感。因此，负载处的电压调节可以很容易地化。由于调节器和负载之间的寄生电阻导致的电压降可以放置在AMS1503的调节回路内。遥感的点如图1至图3所示。
图1显示了作为传统3端子稳压器连接的设备，其感测引线直接连接到设备的输出端。RP是设备和负载之间连接的寄生电阻。通常，负载是微处理器，RP由PC迹线和或稳压器和处理器之间的连接器电阻（在模块化稳压器的情况下）组成。图3的迹线A说明了RP的影响。非常小的电阻会导致明显的负载调节步骤。
图2显示了利用遥感功能连接的设备。感测引脚和电阻提供器的高部连接到负载的高部；电阻分压器的底部连接到负载的底部。RP现在连接在AMS1503的调节回路内，对于合理的RP值，负载下的负载调节将是有益的。对输出调节的影响可以在图3的轨迹Bof中看到。



RP引起的电压降没有消除；它们将增加调节器的降压电压，而不管道它们是在调节回路内还是在调节回路外。只要输入输出电压大于设备的压降加上RP两端的压降之和，AMS1503就可以控制负载处的电压。
稳定
AMS1503系列中使用的电路需要使用输出电容器作为设备频率补偿的一部分。在输出端添加150μF电解铝或22μF固体钽将确保所有操作条件下的稳定性。为了获得比较佳的频率响应，请使用ESR小于1?的电容器。
为了满足处理器的瞬态要求，需要大值电容器。电源需要严格的电压公差。为了限制处理器产生的高频噪声，必须使用高质量的旁路电容器。为了将电容器中的寄生电感（ESL）和电阻（ESR）限制在可接受的范围内，除了高质量的固体钽电容器外，还需要多个小型陶瓷电容器。
当绕过调节端子以改善裂土器弹出时，对输出电容器的要求增加。调整引脚专门用于固定电压设备，以现此功能。为了确保在负载电流变化较大的情况下具有良好的瞬态响应，许多稳压器的输出中使用了大约100μFare的电容值。为了进一步提高这些器件的稳定性和瞬态响应，可以使用更大的输出电容值。
现代处理器产生大的高频电流瞬变。负载电流阶跃包含比输出耦合络必须处理的更高阶频率分量，直到调节器节流到负载电流水平。因为电容器包含寄生电阻和电感，所以它们不是理想的元件。这些寄生元件在瞬态负载阶跃变化开始时主导着输出电压的变化。输出电容器的ESR产生瞬时阶跃输出电压(?V=?I)(ESR)。输出电容器的ESL产生与输出电流变化率(V=L)(?I?t)成比例的下降。输出电容产生的输出电压变化与调节器能够响应的时间成正比(?V=?t)(?IC)。
输出电压
AMS1503系列在感测引脚和调整引脚之间产生125V的参考电压（如下图）。在这两个端子之间放置一个电阻，使恒定电流流过R1并向下流过R2，以设置整体输出电压。通常，选择R1，使该电流为10mA的指定比较小负载电流。Adjust小齿轮的电流很小，通常为50μA，它会增加R1的电流。由于IADJ非常小，因此只有在需要非常精确的输出电压设置时才需要考虑。为了获得比较佳调节，电阻分压器高部应直接连接到感测引脚。

保护二极管道
与旧的稳压器不同，AMS1503系列在调整引脚和输出之间以及从输出到输入之间不需要任何保护二极管道来防止管道芯过应力。内部电阻器限制了AMS1503调节引脚上的内部电流路径，因此即使在调节引脚上有旁路电容器，也不需要保护二极管道来确保短路条件下的设备安全。调整引脚可以在输出±7V的基础上驱动，而不会导致任何设备退化。
通常不需要输出引脚和VPOWER引脚之间的二极管道。25A至50A的微秒浪涌电流可以通过设备输出引脚和VPOWER引脚之间的内部二极管道来处理。在正常操作中，即使使用大的输出电容，也很难获得浪涌电流的这些值。如果使用高值输出电容器，如1000μF至5000μF，并且VPOWER引脚瞬间对地短路，则可能会发生损坏。当使用AMS1503输入端的跨阻电路时，建议使用从输出到输入的二极管道（如下图）。正常的电源循环，甚至在系统中插拔，都不会产生足够大的电流来造成任何损坏。

如果AMS1503作为单个电源设备连接，控制和电源输入引脚短接在一起，则输出和电源输入脚之间的内部二极管道将保护控制输入引脚。与任何IC稳压器一样，如果超过比较大输入输出电压差，保护电路将法工作，内部晶体管道将发生故障。
热考虑因素
AMS1503系列具有内部电源和热限制电路，旨在在过载条件下保护设备。然而，在连续正常负载条件下，不应超过比较大结温额定值。必须仔细考虑从结到环境的所有热阻来源，包括结到外壳、外壳到散热器接口和散热器电阻本身。
电气特性中给出了控制部分和功率晶体管道的热阻规格。控制部分的热阻为065°CW，控制部分的结温可达125°C。功率部分的热阻为27°CW，功率部分的结温可达150°C。由于功率晶体管道和控制电路之间的热梯度，控制和电源部分之间的热阻存在显著差异。
际上，该器件消耗的所有功率都在功率晶体管道中消耗。功率晶体管道的温升将大于控制部分的温升，从而降低控制部分的热阻。在功率水平低于12W时，温度梯度将小于25°C，比较高环境温度将由控制部分的结温决定。这是由于控制部分的比较高结温较低。在功率水平高于12W时，温度梯度将大于25°C，比较高环境温度将由功率部分决定。在这两种情况下，连接温度都由设备中消耗的总功率决定。对于大多数低压差应用，功耗将小于12W。
设备中的电源由两部分组成：输出晶体管道中的电源和驱动电路中的电源。控制电路中的功率可以忽略不计。驱动电路中的功率等于：

其中ICONTROL等于IOUT100（典型值）和IOUT58（比较大值）之间。
输出晶体管道的功率等于：

总功率等于：

从IC结到管道芯正下方的外壳底部，指定了结到外壳的热阻。这是热流阻力比较小的路径。为了确保从包装的这个区域到散热器的比较佳热流，需要正确的安装。建议在机箱与散热器的接口处使用导热化合物。如果设备的外壳必须进行电气隔离，可以使用导热垫片，但必须考虑其对热阻的额外贡献。