28V转18V电路设计方案优化

公司某项目需要用到18V电压为后续电路供电（负载电流20mA）,输入电压范围23V~32V。由于PCB空间限制，选用最简单的二极管稳压电路进行设计，如图1所示。

图1 使用稳压二极管设计的18V输出电压方案

在该方案中，选用的二极管型号为1SMA4746A，通过查看其数据手册可知，其稳压值在Izt = 14mA的条件下稳压范围为：16.8V~19.2V，如图2所示。

图2 1MSA4746A 电气参数

通过图2的数据可知在常温范围内18V5网络的电压值范围为：16.8V~19.2V，后续电路在此电压范围内可正常工作。但设计此电路时忽略的一个问题，那就是该项目的使用温度为-40℃~50℃。1MSA4746A的数据手册中给出了温度系数曲线如3所示。

图3 1MSA4746A温度系数曲线

从图3的取消可知，1MSA4746A的温度系数大致为（通过标尺大致测量）16mV/℃。结合该项目的工作温度和器件的数据手册，计算可知1MSA4746A在-40℃~50℃条件的稳压范围为：15.8V~19.6V，后续电路在此电压范围内不能可靠工作。

为了解决这个问题，重新使用NPN三极管和TL431等器件搭建了18V输出稳压电路，如图4所示。

图4 使用NPN三极管和TL431等器件构成的搭建的18V稳压电路

图4所示方案18V输出的电压精度取决于：

1）TL431的精度：2.47V~2.52V，整个温度范围内的基准输入电压偏差最大值34mV，重新计算TL431在整个温度范围内的输出电压范围为：2.436V~2.554V；

2）电阻R2/R2的精度：选择精度为1%的贴片电阻，温飘±100PPM/℃；

3）Q1发射结电压范围：数据手册中未给出具体的范围值。

根据上述参数计算可知，18V输出电压范围为：17V~19V。

另外该方案设计时要考虑电阻R1的功耗。