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3ppm/°C微功率基准功耗仅为50µA,工作电压为2.8V

来源:analog 发布时间:2023-10-26

摘要: LT1461带隙基准电压是一种低差基准电压,具有极好的温度系数,严格的输出公差和低电源电流。

新的LT1461带隙基准电压是一个低差基准,具有极好的温度系数,紧密的输出公差和低电源电流。此外,高输出电流和不可测量的热调节使LT1461成为微功率精密调节器应用的理想选择。为了实现这些特性,开发了新的晶圆修剪技术,并对热滞后和长期漂移进行了广泛的表征。

怎么做

LT1461的核心是带隙核心:图1中的Q1、Q2、Q3和Q4。Q1和Q2产生得尔塔V(BE),而Q3和Q4产生伴随的V(BE)。带隙电压分布在R1上,R2为多种电压选项提供增益。I1提供专利曲率补偿,改变得尔塔V(BE)电流,大大提高温度系数。高输出电流和出色的负载调节是精心布局技术和从Q5到Q8的四倍电流增益的结果。LT1461具有关断控制,可用于在高输出电流条件下关闭基准;它也有热关机或限流保护装置在过载期间。表1总结了新引用的性能规范。


图1所示 LT1461的简化示意图

表1 LT1461性能,V(IN) = V(OUT) + 0.5V
参数条件最小值Typ马克斯单位
输出电压
LT1461A-0.04- - - - - -0.04
LT1461B-0.06- - - - - -0.06
LT1461C-0.08- - - - - -0.08
LT1461D-0.15- - - - - -0.15
输出电压温度系数
LT1461A- - - - - -- - - - - -
3.ppm /°C
LT1461B- - - - - -- - - - - -7
LT1461C- - - - - -- - - - - -12
LT1461D -40℃至125℃- - - - - -- - - - - -20.
负载调整率供电0mA至50mA- - - - - -1230.ppm /马
压差采购1马- - - - - -0.130.3V
电源电流无载- - - - - -3550µ一
输出电压噪声0.1Hz≤f≤10Hz- - - - - -8- - - - - -ppm (p p)
输出电压长期漂移- - - - - -- - - - - -60- - - - - -ppm /√kHr
热滞现象-40℃~ 85℃- - - - - -65- - - - - -ppm

到底该怎么做

为了使工厂将输出电压修剪到非常紧的公差,封装的四个引脚专门用于修剪R1。此修剪允许LT1461输出电压调整到优于0.02%。然而,最终的规格是保守的0.04%,因为该部件是用不同的工厂测试器测量的,并且对热滞后应用了安全裕度或保护带。

这种保护带的想法是确保零件即使在暴露于-40°C至85°C的温度漂移后仍保持0.04%的精度。当零件被修整到高精度时,其输出电压仅对修整时存在的机械应力条件有效。由于塑料封装和硅片的热膨胀系数不同,应力的大小会随着温度的变化而变化。当零件恢复到其“修整”温度时,不能保证应力完全恢复到初始值,输出电压将略有不同。这种差异被称为“热致迟滞位移”或“热迟滞”,并以百万分之一(ppm)表示。图2显示了在-40°C到85°C之间循环多次的部件的热致迟滞位移分布图。LT1461的初始精度规定得足够宽泛,足以包括这种迟滞位移。


图2 -40°C ~ 85°C迟滞

LT1461的输出微调使用封装上的所有可用引脚,因此温度系数必须在晶圆排序时进行微调。如果一个基准的带隙电压被调整到合适的目标或“转向架”,它将有一个接近零的温度漂移。问题是转向架随着工艺的变化而移动,并且在每个模具之间可能会有所不同。解决方案是在晶圆排序时测量温度系数,并使用一种算法来校正带隙电压。这需要在75°C和25°C下进行晶圆分类以建立漂移。例如,如果带隙电压在75°C时修剪为1.2000V,并且在25°C时移动300 μ V至1.2003V,则对应于-5ppm /°C漂移。一旦已知TC,带隙电压可以很容易地通过调整R3来修整为零TC。当零件用塑料装配时,由于Q3和Q4上的应力,TC分布变宽。

用户知道什么

在应用精度参考时,用户会遇到几个问题,热滞后又是最重要的。当参考材料焊接到PC板上时,升高的温度和随后的冷却引起的应力与LTC工厂的自动测试器引起的应力非常不同。此外,当焊料冷却时,引线架上存在未缓解的机械偏差。图3显示了在PC板上IR焊接后的SO-8 LT1461输出位移约为-100ppm。336小时后,随着应力的放松,输出电压通常会向器件出厂时的初始状态偏移约45ppm。


图3 焊接到PC板后输出电压漂移的典型分布

另一种应力是由PC板弯曲引起的,例如当放在卡笼中。电路板上的应力直接传递到IC封装上。一个简单的方法来减少应力相关的变化是安装参考附近的短边缘PC板或在一个角落。板的边缘作为一个应力边界,或一个区域,其中板的弯曲是最小的。封装应该安装,使引线吸收应力,而不是封装。(参见“理解和应用电压参考”,线性技术VII:2和VII:3, 1997年6月和8月,关于应力对电压参考性能的影响和减轻它的技术的更多信息。)

长期漂移

一些制造商现在正在兜售非凡的长期漂移规格。长期漂移不能从加速高温试验中推断出来。这种错误的技术给出了过于乐观的漂移数字。测量长期漂移的唯一方法是在感兴趣的时间间隔内进行测量。错误的技术是用阿伦尼乌斯方程从升高的温度中推导出加速度因子。方程是:


式中:E(A) =活化能(假设为0.7)

K =玻尔兹曼常数
T2 =试验条件温度(开尔文)
T1 =使用条件温度,单位为开尔文

为了显示这种技术有多荒谬,请比较LT1461的数据。典型的1000小时长期漂移在30°C = 60ppm。典型的1000小时长期漂移在130°C = 120ppm。由阿伦尼乌斯方程可知,加速度因子为:


错误预测的长期漂移是:


对于2.5V基准,这对应于1000小时后0.39 μ V的位移。如果峰对峰输出噪声大于这个数字,这是很难确定的(几乎不可能)。作为实际问题,现有的最佳实验室基准是1.5 μ V/mo的长期漂移。这种性能只能从使用专门加热技术的最好的地下齐纳参考资料中获得。

LT1461的长期漂移数据是与在“真实世界”应用中焊接到PC板上的部件一起获得的。然后将电路板置于T(a) = 30°C的恒温烘箱中,定期扫描其输出并使用8.5位DVM进行测量。图4显示了三个典型的LT1461S8-2.5s焊接到PC板上的长期漂移。这是我们在不基于地下齐纳的IC电压基准上测量的最佳性能。


图4 长期漂移

结论

LT1461系列参考满足日益增长的低功耗,高精度和低温系数的需求,同时服务于微功率精密稳压器应用。这种新的带隙参考采用8引脚SO封装。它有2.5V电压,还有4.096V、5.0V和10V可供选择。

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