本文介紹了 IC 電壓基準的主要類型（串聯(lián)和并聯(lián)），它們的優(yōu)缺點，以及如何在它們之間進行選擇。在開始比較可用設(shè)備之前，您應(yīng)該決定哪種類型最適合您的應(yīng)用程序。

串聯(lián)參考

串聯(lián)參考具有三個端子：V in、V out和 GND。雖然在概念上類似于線性穩(wěn)壓器，但它是為更低電流和更高精度而設(shè)計的。串聯(lián)基準與負載串聯(lián)運行（圖 1 ），可被視為 V in 和 V out 端子 之間的壓控電阻。

圖 1. 3 端子串聯(lián)電壓基準的框圖。

它通過調(diào)整其內(nèi)部電阻進行調(diào)節(jié)，使 V in 減去內(nèi)部電阻上的壓降等于 V out處的參考電壓。由于電流是產(chǎn)生電壓降所必需的，因此該器件會吸收一個小的靜態(tài)電流以確保在移除負載時進行調(diào)節(jié)。系列參考具有以下特點：

電源電壓 （V cc ） 必須足夠高以允許內(nèi)部電阻上出現(xiàn)電壓降，但又不能高到足以損壞基準 IC。

IC 及其封裝必須處理串聯(lián)通路元件中的功耗。

在無負載電流的情況下，唯一的功耗來源是參考靜態(tài)電流。

串聯(lián)參考通常比并聯(lián)參考具有更好的初始容差和溫度系數(shù)。

系列參考的設(shè)計方程式

系列參考設(shè)計相當簡單。只需確保輸入電壓和功耗在 IC 規(guī)定的最大值范圍內(nèi)：

分流參考

分流參考有兩個端子，OUT 和 GND。它在概念上類似于齊納二極管，但具有更好的規(guī)格。與齊納二極管一樣，它需要一個外部電阻器并與其負載并聯(lián)運行（圖 2）。

圖 2. 2 端子并聯(lián)電壓基準的框圖。

它可以看作是 OUT 和 GND 端子之間的壓控電流源。調(diào)節(jié)是通過調(diào)整電流電平來實現(xiàn)的，使 V supply減去 R 1 上的壓降 等于 OUT 上的參考電壓。作為替代描述，分流基準通過強制負載電流和流經(jīng)基準的電流之和保持恒定，在 OUT 處保持恒定電壓。分流參考具有以下特點：

給定適當?shù)?R 1 大小以適應(yīng)功耗，分流基準對最大電源電壓沒有限制。

無論負載如何，電源都提供相同的最大電流。電源電流流經(jīng)負載和基準，在 R 1上降低適當?shù)碾妷?以維持 OUT 基準電壓。

作為一種簡單的 2 端子器件，并聯(lián)穩(wěn)壓器可用于新型電路配置，例如負穩(wěn)壓器、浮動穩(wěn)壓器、限幅電路和限幅電路。

并聯(lián)基準的工作電流通常比串聯(lián)基準低。

分流參考的設(shè)計方程式

分流參考設(shè)計有點困難，因為您必須計算外部電阻值。該值 （R 1 ） 必須確保其由參考和負載電流引起的電壓降等于電源電壓和參考電壓之間的差值。R 1 必須在最小電源電壓和最大負載電流下計算，以確保在這種最壞情況下運行。以下等式計算 R 1的值和功耗，以及分流參考中的功耗（圖 3）。

圖 3. 此配置中的分流參考通過改變其電流 （I mo ） 以產(chǎn)生恒定的 V REF。

R 1 中的電流和功耗 僅取決于電源電壓。負載電流沒有影響，因為通過負載和參考的電流之和是恒定的：

選擇參考

現(xiàn)在您已了解串聯(lián)參考和并聯(lián)參考之間的區(qū)別，下一步是確定哪個更適合您的應(yīng)用。確保獲得合適零件的最佳方法是同時考慮串聯(lián)和分流類型。在對每個進行設(shè)計計算之后，首選類型應(yīng)該是顯而易見的。以下是一些經(jīng)驗法則：

如果您需要優(yōu)于 0.1% 的初始精度和 25ppm 的溫度系數(shù)，您可能應(yīng)該選擇串聯(lián)基準。

如果您想要最低的工作電流，請考慮使用并聯(lián)基準。

將分流參考與廣泛變化的電源或負載結(jié)合使用時要小心。請務(wù)必計算預(yù)期功耗，它可能遠高于等效串聯(lián)基準的功耗。（見下面的例子。）

對于高于 40V 的電源電壓，并聯(lián)基準可能是您的唯一選擇。

在構(gòu)建負參考、浮動參考、限幅電路或限制電路時，請考慮并聯(lián)參考。

示例 1：低電壓、穩(wěn)定負載

在這種便攜式應(yīng)用中，最關(guān)鍵的參數(shù)是低功耗。以下是規(guī)格：

因此總功耗為 18.3μW。

該應(yīng)用的首選器件是 MAX6008 并聯(lián)基準，因為它的功耗為 18.3μW（而 MAX6029 系列基準為 21.8μW）。這個例子說明了電源變化對設(shè)計的巨大影響。最初看來，分流基準具有 1μA 最小工作電流的巨大優(yōu)勢，但為了保證在最壞情況下的工作，工作電流必須增加到 4.4μA。在這種情況下，任何大于規(guī)定的電源電壓變化（3.0V 至 3.6V）都需要使用串聯(lián)基準。

示例 2：低電壓、可變負載

此示例與示例 1 類似，但規(guī)格略有不同。這個負載不是穩(wěn)定的 1μA 負載，而是在 99 毫秒內(nèi)交替消耗 1μA，然后在 1 毫秒內(nèi)消耗 1mA：

如您所見，并聯(lián)基準的平均功耗比串聯(lián)基準高 100 倍以上。對于負載電流變化很大的應(yīng)用，串聯(lián)基準通常是更好的選擇。

關(guān)于作者

James Horste 是加利福尼亞州桑尼維爾市 Maxim Integrated Products Inc. 的現(xiàn)場應(yīng)用工程師。