Перейти к содержанию

Делитель обратной связи

У регулируемого стабилизатора есть вывод FB, и выходное напряжение задают два резистора. Формула одна для всех микросхем, но у каждой своё опорное напряжение, свои рекомендации по номиналам и даже своя нумерация резисторов — R1 сверху у одних и снизу у других.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Делитель обратной связи — два резистора, которые делят выходное напряжение регулируемого стабилизатора и подают его на вывод FB. Усилитель ошибки внутри микросхемы сравнивает напряжение на FB с внутренним опорным и регулирует выход так, чтобы они совпали. Поэтому выход равен опорному напряжению, умноженному на коэффициент делителя:

Uвых=Uоп(1+RверхRниж)U_\text{вых} = U_\text{оп}\left(1 + \frac{R_\text{верх}}{R_\text{ниж}}\right)

Опора и рекомендации у разных микросхем

МикросхемаUоп на FBФормула в даташитеРекомендация по номиналам
LM2596-ADJ1,23 ВUвых = 1,23·(1 + R2/R1), R1 — нижнийR1 от 240 Ом до 1,5 кОм, резисторы 1 %
TPS621300,8 ВR1 = R2·(Uвых/0,8 − 1), R1 — верхнийток делителя ≥ 2 мкА, R2 ≤ 400 кОм

Источники: SNVS124G, разд. 9.2.2; SLVSAG7F, разд. 9.2.2.1. Нумерация R1 и R2 в даташитах разная, поэтому формулу всегда берут из документа на конкретную микросхему.

Пример расчёта

LM2596-ADJ, нужно 20 В. TI берёт R1 = 1 кОм и считает R2 = R1·(Uвых/Uоп − 1) = 1 кОм·(20/1,23 − 1) ≈ 15,26 кОм; ближайший номинал ряда 1 % — 15,4 кОм. С ним выход получится 1,23·(1 + 15,4) ≈ 20,2 В. Перебрать пары из стандартных рядов помогает калькулятор делителя напряжения, а для линейного LM317 — отдельный калькулятор LM317.

Как выбрать номиналы

  • Не слишком большие. Ток утечки вывода FB течёт через делитель и сдвигает напряжение; большие сопротивления ещё и ловят наводки. Отсюда ограничения TI: ток делителя TPS62130 не меньше 2 мкА, нижний резистор LM2596 не больше 1,5 кОм.
  • Не слишком маленькие. Делитель постоянно потребляет ток с выхода — для батарейных устройств это заметно. TI для самого малого потребления советует версии TPS6213x с фиксированным выходом.
  • Точные. Погрешность резисторов прямо переходит в погрешность выхода, плюс начальная точность опоры.
  • Близко к микросхеме. Вывод FB высокоомный и чувствительный к наводкам, поэтому делитель ставят рядом с ним, а нижний резистор подключают к аналоговой земле. Где именно брать верхнюю точку делителя, чтобы учесть падение на проводах, разобрано в статье о нестабильности по току.

Частые вопросы

Почему в разных даташитах R1 и R2 переставлены?

Единого правила нет. У LM2596 формула Uвых = 1,23 В·(1 + R2/R1), то есть R1 — нижний резистор между FB и землёй (SNVS124G, ур. 5). У TPS62130 — R1 = R2·(Uвых/0,8 В − 1), здесь R1 верхний, между выходом и FB (SLVSAG7F, ур. 6). Поэтому формулу берут из даташита именно той микросхемы и сверяют со схемой включения.

Можно ли взять резисторы по 1 МОм, чтобы снизить ток?

С осторожностью. Через вывод FB течёт свой ток утечки, и при больших номиналах он заметно сдвигает напряжение; делитель с большими сопротивлениями сильнее ловит наводки. TI для TPS62130 требует ток делителя не меньше 2 мкА, то есть нижний резистор не больше 400 кОм, а для LM2596 рекомендует нижний резистор 240 Ом–1,5 кОм (SLVSAG7F, разд. 9.2.2.1; SNVS124G, разд. 9.2.2).

Как точность резисторов влияет на выходное напряжение?

Напрямую: отношение резисторов умножается на опорное напряжение, и их погрешности складываются с погрешностью опоры. Поэтому TI советует резисторы 1 %, а для лучшей стабильности во времени и по температуре — металлоплёночные (SNVS124G, разд. 9.2.2). При большом отношении Uвых/Uоп погрешность резисторов почти целиком переходит на выход.

Источники

  1. Texas Instruments. LM2596 SIMPLE SWITCHER Power Converter 150-kHz 3-A Step-Down Voltage Regulator, SNVS124G (revised March 2023) — Electrical Characteristics: напряжение обратной связи регулируемой версии 1,23 В при 4,5 В ≤ VIN ≤ 40 В и токе 0,2–3 А; разд. 9.2.2: VOUT = VREF·(1 + R2/R1), VREF = 1,23 В (ур. 5); R1 выбирают от 240 Ом до 1,5 кОм — меньшие номиналы уменьшают наводки на чувствительный вывод обратной связи; для лучшей стабильности — металлоплёночные резисторы 1 %; R2 = R1·(VOUT/VREF − 1) (ур. 6); пример: R1 = 1 кОм, VOUT = 20 В, R2 = 15,26 кОм → 15,4 кОм из ряда 1 %
  2. Texas Instruments. TPS6213x 3-V to 17-V 3-A Step-Down Converter in 3×3-mm QFN Package, SLVSAG7F (revised November 2021) — назначение выводов: FB — обратная связь регулируемой версии, к нему подключают резистивный делитель; у версий с фиксированным выходом FB подтянут внутри и его соединяют с AGND; Electrical Characteristics: напряжение FB 800 мВ, входной ток утечки FB 1–100 нА; разд. 9.2.2.1: выход регулируемой версии 0,9–6 В, напряжение на FB регулируется на 800 мВ; R1 = R2·(VOUT/0,8 В − 1) (ур. 6); ток делителя не меньше 2 мкА, то есть R2 не больше 400 кОм; меньшие номиналы — для наибольшей точности и надёжности; при обрыве FB выход ограничивается внутри

Нашли ошибку?

Смотрите также