【導(dǎo)讀】在電源與基準設(shè)計里,齊納二極管幾乎是每位工程師都用過的“老伙計”。但它的問題也一直擺在那里:動態(tài)阻抗往往在幾十歐姆量級,負載或輸入電壓一波動,基準節(jié)點電壓就跟著晃;溫度系數(shù)隨擊穿電壓劇烈變化,低壓段更是明顯負向漂移;更麻煩的是開啟曲線偏“軟”,小電流下電壓建立不穩(wěn),做并聯(lián)穩(wěn)壓時調(diào)節(jié)能力有限。當系統(tǒng)對基準精度、溫漂和負載調(diào)整提出更明確的要求時,這個老伙計就開始力不從心。

芯佰微給出的替代解法,是 CBM432——一顆三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器(shunt regulator)。它用有源電路帶來陡峭開啟曲線,穩(wěn)壓剛度遠優(yōu)于常規(guī)低壓齊納二極管,把動態(tài)阻抗壓到典型 0.2Ω,基準電壓精度做到 1.240V±0.5%,還能用兩顆外置電阻把輸出從 1.24V 一路調(diào)到 18V。它的目標場景正是 PC 主板、電壓適配器、開關(guān)電源、充電器里那些需要穩(wěn)定基準或并聯(lián)穩(wěn)壓的環(huán)節(jié)。
架構(gòu)與核心參數(shù)
CBM432 內(nèi)部是一只帶基準的并聯(lián)調(diào)整器件:REFERENCE 腳取基準電壓,CATHODE 為調(diào)整負極、ANODE 接正,靠從陰極吸收電流來鉗位電壓?;鶞瘦斎腚妷?VREF 在 25℃、IK=10mA 條件下為 1.234~1.246V(典型 1.240V),全溫范圍內(nèi)基準偏差典型僅 10mV、最大 25mV,對應(yīng) 0.5% 量級的初始容差與可用的溫漂表現(xiàn)。
以下為 25℃ 關(guān)鍵電氣特性(取自電氣特性表):

器件吸收電流能力覆蓋約 80μA 至 100mA(電氣表給出最小工作電流 60~80μA、持續(xù)陰極電流絕對最大 100mA),陰極電壓絕對最大值 20V,可在 ?40℃ 至 +125℃ 全溫范圍工作。
工程上的幾個看點
銳利開啟加極低動態(tài)阻抗,是替代齊納的根本理由。有源輸出電路讓 CBM432 在額定工作電流區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)典型 0.2Ω、最大 0.4Ω 的動態(tài)輸出阻抗,遠低于普通齊納二極管幾十歐姆的水平。這意味著輸入電壓或負載電流波動時,基準節(jié)點電壓幾乎不動,并聯(lián)穩(wěn)壓的“剛度”明顯更好。
基準精度與溫漂可控。1.240V 典型基準、±0.5% 初始容差、全溫基準偏差最大 25mV,配合器件在全溫范圍內(nèi)保證的熱穩(wěn)定性,使它適合做板上精密基準,而不必像齊納那樣為低壓段負溫漂反復(fù)補償。
輸出可調(diào),一顆頂一串。僅靠 R1、R2 兩顆外置電阻,輸出電壓就能從 VREF 一路設(shè)定到 18V,無需更換料號即可匹配不同母線電壓。最小工作電流僅 60~80μA,待機與輕載場景功耗低。
封裝與熱阻需算賬。 SOT-23 與 SOT-89 兩種封裝的結(jié)至環(huán)境熱阻(RθJA)均為 371.7℃/W。由于是并聯(lián)吸收電流工作,陰極功耗 P=VKA×IK 會直接轉(zhuǎn)為結(jié)溫,高吸收電流下必須核算散熱余量。
典型落地場景
典型應(yīng)用覆蓋并聯(lián)穩(wěn)壓與精密基準兩條主線:
并聯(lián)電壓基準 / 大電流并聯(lián)調(diào)節(jié)器:用外置三極管擴流,把基準能力推到安培級(電氣示例給出線性調(diào)節(jié)器應(yīng)用,Vin 10~20V、Io=1A 時負載調(diào)整 25mV/0.5%)。
電壓監(jiān)視與比較閾值:做溫度補償?shù)膯坞娫幢容^器閾值,或電源欠壓/過壓監(jiān)視。
恒流源與恒灌電流:利用基準腳固定電壓、經(jīng)外置電阻設(shè)定恒定電流。
串聯(lián)旁路穩(wěn)壓器 / 三端固定穩(wěn)壓器輸出控制:為線性穩(wěn)壓器提供可調(diào)基準或遠端采樣。
開關(guān)電源反饋與 TRIAC/SCR 撬棍:在適配器、充電器、開關(guān)電源中提供反饋鉗位或過壓保護。
線性歐姆計、唱頭放大器等小信號前端:借用其低噪聲基準與穩(wěn)定特性。
特性資料中線性穩(wěn)壓示例實測數(shù)據(jù)可作參考:Vin 10~20V、Io=1A 線性調(diào)整 53mV(1.1%),負載調(diào)整 25mV(0.5%),Vin=15V、Io=1A 時效率 82%。
板級設(shè)計要點
CBM432 是并聯(lián)器件,設(shè)計上要保證它始終有最小工作電流流過。Vka=VREF 時最小工作電流典型 60μA、最大 80μA,因此上偏置電阻必須按“最壞情況(最低輸入電壓、最高所需陰極電流)”計算,確保任何工況下陰極電流不低于 IK(MIN),否則基準電壓建立不起來、開啟變軟。
輸出設(shè)定靠 R1(接陰極到基準腳)與 R2(接基準腳到地)的分壓:Vout = VREF × (1 + R1/R2)?;鶞瘦斎腚娏?IREF 典型 0.25μA、最大 0.5μA,會疊加到 R1 電流上引入微小誤差,高精度分壓電阻應(yīng)取較大值但仍需遠大于 IREF 的影響;同時 R1/R2 比值會抬高整個電路的總動態(tài)阻抗(|ZKA'| = |ZKA|×(1+R1/R2)),精度與剛度之間要權(quán)衡。
穩(wěn)定性是并聯(lián)穩(wěn)壓器最易出錯的地方。器件在多種工作電流與負載電容下必須維持穩(wěn)定,穩(wěn)定邊界由陰極電流與負載電容共同決定(穩(wěn)定邊界曲線以 150Ω 負載電阻測試)。后級若接大容性負載,需按邊界曲線選配電容或串聯(lián)小電阻補償。低噪聲應(yīng)用建議用小容量電容或大容量電容來提供噪聲濾波與主極點衰減,避免三級基準系統(tǒng)因不穩(wěn)定而被迫“置零”。



