穩壓器的輸出電壓精度并非如想象中的糟糕

　　雖然輸出電壓不斷下降而穩壓要求正變得越來越高，但是您的任務可能并非像其表面上看起來那么困難。即使必須要使用 1% 或更大的容差電阻來進行設計，但您仍然可以得到非常精確的輸出電壓。

　　圖1顯示了一款典型的電源調節電路。輸出被分流降壓，并與參考電壓進行比較。差異被放大，并用于驅動調節環路。乍一看，您可能會認為這一方案僅限于兩倍電阻容差精度。幸運的是，實際并非如此；精度還是輸出電壓與參考電壓之比的強函數。

　　圖1 輸出精度是分壓器比、基準精度和誤差放大器補償的函數

　　三種不同的情況可以非常容易地說明這一比率。第一種情況是假設一點分壓也沒有，換句話就是說輸出電壓等于參考電壓。很明顯，這種情況下沒有電阻分壓誤差。第二種情況是假設輸出電壓大大高于參考電壓。在這種情況下，R1 大于 R2。分壓器誤差是電阻容差的兩倍，從而得到一個方向變化的 R1 值，以及往另一個方向變化的 R2 值。第三種易于說明的情況是假設輸出電壓是參考電壓的兩倍。在這種情況下，額定電阻值相等。因此，如果電阻容差以反方向變化，則分壓器方程式頂部隨著該容差值變化，而分母變為零。

　　圖2 顯示了輸出精度，其為參考電壓與輸出電壓對比關系的函數。（詳細推導過程請參見附錄。）簡化之后，分壓器精度為 (1 – Vref/Vout)*2*容差，其與我們通過檢查得到的三個數據點相關。我們對該方程式進行了一些簡化處理，但對大多數電阻容差來說都應該足夠精確。

　　圖2 輸出精度很直觀：(1-Vref/Vout)*2*容差（顯示的 1% 電阻）

　　有趣的是，這樣給低壓輸出帶來了更高的精度。許多 IC 參考電壓范圍為 0.6～1.25 V 之間，輸出電壓降至這一范圍時會帶來 1% 或更高的精度。表 1 給出了您可能需要了解的一些信息，這些信息是典型電阻器產品說明書的電阻誤差術語匯編。在設計中，該列表會較難理解。大多數工程師都止步于初始容差，然而列表中還有一些或許不應被忽略的誤差項。表格中的每一項都有其微妙的影響。例如，沒有指定具體的溫度系數范圍，而實際上兩個電阻都可能隨溫度變化以相同方向變化，并且不會在相反的極端。在對一些經驗豐富的設計工程師進行簡單調查后，得出的結論是假設 1% 容差電阻的 2.5% 精度可在極端情況和合理成本之間得到一個合理的折中方案。

　　表1 電阻容差可相加

　　總之，提供較好的低壓輸出精度并非是一項令人畏懼的任務，因為低分壓器比本身就較為精確。

　　下個月我們將討論獲得負電壓的一種有趣的電源拓撲，敬請期待。

　　附件

　　求解計算頂部分壓器電阻值，其為分壓器比 (R) 的函數：

　　重寫表達式為電阻容差 (T) 的函數：

　　代入 R1：

　　頂部和底部乘以 R/R2：

　　除以 R，然后減去 1，得到誤差：

　　T1 時: