深度解析LM137QML：3端可調(diào)負電壓穩(wěn)壓器的卓越性能與應用

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，穩(wěn)壓器是不可或缺的關(guān)鍵組件之一。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的LM137QML 3端可調(diào)負電壓穩(wěn)壓器，詳細剖析其特性、應用場景、技術(shù)參數(shù)以及實際性能表現(xiàn)。

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一、LM137QML概述

LM137QML是一款功能強大的可調(diào)3端負電壓穩(wěn)壓器，能夠在 -37V至 -1.2V的輸出電壓范圍內(nèi)提供超過1.5A的電流。它具有易于應用的特點，僅需2個外部電阻來設(shè)置輸出電壓，以及1個輸出電容進行頻率補償。該系列穩(wěn)壓器經(jīng)過精心設(shè)計，優(yōu)化了電路性能，具備出色的穩(wěn)壓能力和低熱瞬態(tài)特性。此外，LM137QML還擁有內(nèi)部限流、熱關(guān)斷和安全區(qū)域補償功能，幾乎可以防止因過載而損壞。

二、產(chǎn)品特性亮點

1. 電氣性能卓越

• 輸出電壓可調(diào)范圍廣：輸出電壓可在 -37V至 -1.2V之間靈活調(diào)節(jié)，滿足多種不同的應用需求。
• 輸出電流大：能夠提供高達1.5A的輸出電流，適用于對功率要求較高的場合。
• 穩(wěn)壓性能出色：線路調(diào)節(jié)率典型值為0.01%/V，負載調(diào)節(jié)率典型值為0.3%，能夠在不同的輸入電壓和負載條件下保持穩(wěn)定的輸出電壓。
• 紋波抑制能力強：具有77dB的紋波抑制比，有效減少輸出電壓中的紋波成分，提高電源的純凈度。
• 熱穩(wěn)定性好：熱調(diào)節(jié)率為0.002%/W，溫度系數(shù)為50ppm/°C，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性能。

2. 可靠性高

• 抗輻射能力：可提供TID合格至30krad(Si)的版本，適用于輻射環(huán)境較為惡劣的應用場景。
• 過流、過熱保護：具備內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷功能，能夠有效保護穩(wěn)壓器免受過載和過熱的損害。
• 短路保護：輸出端具有短路保護功能，當輸出短路時，穩(wěn)壓器能夠自動限制電流，避免損壞。

3. 封裝與兼容性

• 標準封裝：采用標準的3引腳晶體管封裝，便于安裝和焊接。
• 與LM117互補：與LM117可調(diào)正電壓穩(wěn)壓器是理想的互補產(chǎn)品，可用于構(gòu)建正負電壓供電系統(tǒng)。

三、應用場景廣泛

1. 通用電源

可用于各種通用電源設(shè)計，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的負電壓輸出。

2. 板載電壓調(diào)節(jié)

在電路板上實現(xiàn)局部電壓調(diào)節(jié)，確保各個電路模塊能夠獲得穩(wěn)定的電源供應。

3. 可編程電壓源

通過調(diào)節(jié)外部電阻，可以實現(xiàn)可編程的負電壓輸出，滿足不同的應用需求。

4. 精密電流源

在需要精密電流控制的應用中，LM137QML可以作為電流源使用。

5. 惡劣環(huán)境應用

由于其具有良好的抗輻射和熱穩(wěn)定性，適用于軍事、航天等惡劣環(huán)境中的電子設(shè)備。

四、技術(shù)參數(shù)詳解

1. 絕對最大額定值

2. ESD額定值

靜電放電人體模型（HBM），符合ANSI/ESDA/JEDEC JS - 001標準，±4000V。

3. 推薦工作條件

• 環(huán)境溫度： -55°C至 +125°C
• 輸入電壓： -41.25V至 -4.25V

4. 熱信息

5. 電氣特性

不同型號的LM137在直流和交流參數(shù)方面有詳細的規(guī)定，包括參考電壓、最小負載電流、線路調(diào)節(jié)率、負載調(diào)節(jié)率、紋波抑制比等。這些參數(shù)在不同的測試條件下有不同的取值范圍，工程師在設(shè)計時需要根據(jù)具體的應用需求進行選擇。

五、典型應用電路

1. 可調(diào)負電壓穩(wěn)壓器

通過調(diào)節(jié)外部電阻R2，可以實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。輸出電壓計算公式為：(-V{OUT } = 1.25left(1 + frac{R2}{120}right) + left(-I{ADJ} × R2right))

2. 電流調(diào)節(jié)器

電流輸出計算公式為：(I_{OUT } = frac{1.250V}{R1})，其中R1的取值范圍為0.8Ω至120Ω。

3. 帶保護二極管的負穩(wěn)壓器

當輸出電容CL大于20μF時，D1用于保護LM137在輸入電源短路時不受損壞；當C2大于10μF且 -Vout大于 -25V時，D2用于保護LM137在輸出短路時不受損壞。

六、電源供應建議 - 熱調(diào)節(jié)

在IC中消耗功率時，會在芯片上產(chǎn)生溫度梯度，影響IC電路組件。對于穩(wěn)壓器來說，這種溫度梯度可能會導致輸出電壓的變化。熱調(diào)節(jié)是指在指定時間內(nèi)，每瓦功率變化對輸出電壓的影響（以輸出變化的百分比表示）。

LM137的熱調(diào)節(jié)規(guī)范為最大0.02%/W。在實際測試中，當施加10W的脈沖10ms時，輸出電壓的漂移僅為3mV（對于 -10V的輸出電壓，相當于0.03%），遠低于規(guī)范限制。當脈沖結(jié)束時，隨著芯片冷卻，熱調(diào)節(jié)再次顯示出3mV的階躍變化。需要注意的是，負載調(diào)節(jié)誤差約為8mV（0.08%），這是額外的誤差。當施加10W的脈沖100ms時，輸出電壓的漂移僅略超過前10ms的漂移，熱誤差保持在0.1%（10mV）以內(nèi)。

七、總結(jié)

LM137QML作為一款高性能的3端可調(diào)負電壓穩(wěn)壓器，具有出色的電氣性能、高可靠性和廣泛的應用場景。其易于應用的特點和豐富的保護功能，使得它成為電子工程師在設(shè)計負電壓電源時的理想選擇。在實際應用中，工程師需要根據(jù)具體的需求，合理選擇穩(wěn)壓器的型號和參數(shù)，并注意電源供應和散熱設(shè)計，以確保穩(wěn)壓器能夠穩(wěn)定、可靠地工作。

你在使用LM137QML進行設(shè)計時，遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。