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由LDO穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)高效率、低電壓轉(zhuǎn)換和單電源運(yùn)作

來(lái)源:中國(guó)低壓電器網(wǎng)

 

功耗。功耗的這種增加將轉(zhuǎn)化為熱量;所以,必需采用最先進(jìn)的封裝以盡量降低穩(wěn)壓器內(nèi)部的溫升,并減少應(yīng)用中的熱問(wèn)題。具低壓差運(yùn)作能力的線性穩(wěn)壓器減少了功率耗散的熱考量因素。

對(duì)篼電源抑制比(PSRR)和低輸出電壓噪聲的要求是兩個(gè)額外的難題。具有篼電源抑制比性能的器件可輕松地濾除和抑制來(lái)自輸入的噪聲,從而產(chǎn)生一'個(gè)干凈和穩(wěn)定的輸出。此外,對(duì)于當(dāng)今那些需要考慮噪聲敏感性的新式電壓軌而言,在寬帶寬范圍內(nèi)具有低輸出電壓噪聲的器件是有益的。顯然,大電流條件下的低輸出電壓噪聲是一項(xiàng)必不可少的規(guī)格指標(biāo)。

一款適合低電壓轉(zhuǎn)換的新型單電源線性穩(wěn)壓器對(duì)于新式低電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)說(shuō),擁有必要規(guī)格指標(biāo)的線性穩(wěn)壓器可能是一種理想的解決方案;然而,為了使LDO得以采用,它將需要具備以下特性:?jiǎn)坞娫床僮鳎ㄒ詫?shí)現(xiàn)易用性)快速瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間可在一個(gè)很寬的輸入/輸出電壓LT3022的輸入紋波抑制性能范圍內(nèi)運(yùn)作篼輸出電流能力低輸出噪聲非常低壓差操作超卓的熱性能篼PSRR(在篼頻條件下)LT3022是一款1A、非常低壓差(VLDO)線性穩(wěn)壓器,具有低至0.9V的輸入電壓能力以及低至0.2V的可調(diào)輸出電壓。LT3022的低ViN能力加之此器件的低壓差(在1A滿負(fù)載時(shí)的典型值為145mV),使其非常適合于如FPGA、ASIC、DSP、微處理器和微控制器等數(shù)字IC中常見的低電壓、大電流軌。

它也可應(yīng)用于一般的篼效率、低Vin至低Vut轉(zhuǎn)換(例如,1.8~1.5V、1.5-1.2V或1.2-0.9V)。此外,該器件還以僅為400uA的靜態(tài)電流提供低功率工作模式,停機(jī)時(shí)靜態(tài)電流不到10A,從而延長(zhǎng)了電池供電型手持式應(yīng)用中的運(yùn)行時(shí)間。

LT3022的典型應(yīng)用電路一可調(diào)輸出LT3022穩(wěn)壓器利用低ESR、電容值低至10uF的陶瓷輸出電容器來(lái)優(yōu)化穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。LT3022是篼度準(zhǔn)確的,在整個(gè)電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)具有±3%的輸出電壓準(zhǔn)確度、0.05%的典型電壓調(diào)整率和0.05%的典型負(fù)載調(diào)整率。該器件無(wú)懈可擊的內(nèi)部保護(hù)電路包括電池反向保護(hù)、輸出反向保護(hù)、輸出至輸入(電流)反向保護(hù)、電流限制和具遲滯的熱限制。

6引腳3mmx5mmDFN封裝和耐熱性能增強(qiáng)型MSOP-16封裝,可在-40-+125C的結(jié)溫范圍內(nèi)工作。

快速瞬態(tài)響應(yīng)和高PSRR LT3022的設(shè)計(jì)可在采用多種輸出電容器的情況下保持穩(wěn)定,但專為低ESR陶瓷電容器而優(yōu)化。輸出電容器的ESR會(huì)影響穩(wěn)定性,這種影響在采用小值電容器時(shí)最為顯著。應(yīng)采用一個(gè)最小電容值為10uF且ESR小于0.1Q的輸出電容器以防止發(fā)生振蕩。LT3022是一款低電壓器件,而且輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是輸出電容的一個(gè)函數(shù)。較大的輸出電容值可減小峰值偏差,并改善針對(duì)大負(fù)載電流變化的瞬態(tài)響應(yīng)。

田2LT3022的負(fù)蔞瞬態(tài)響應(yīng)輸入PSRR將隨諸多因素而變化,例如,輸入和輸出電容器的尺寸和類型、負(fù)載電流和電路板布局等等。通常,CMOS穩(wěn)壓器需要足夠的電壓儲(chǔ)備空間以驅(qū)動(dòng)傳輸元件的柵極,否則其環(huán)路增益將受損,進(jìn)而導(dǎo)致PSRR下降。PNP型穩(wěn)壓器(如LT3022)的對(duì)數(shù)Vbe特性意味著當(dāng)超出壓差范圍時(shí)可提供卓越的環(huán)路增益和PSRR性能指標(biāo)。如所示,LT3022在整個(gè)帶寬范圍內(nèi)均提供了優(yōu)秀的電源抑制性能。

大量的保護(hù)功能LT3022具有多項(xiàng)保護(hù)功能,從而使其非常適合在電池供電型電路中使用。除了與單片式穩(wěn)壓器相關(guān)的一般保護(hù)功能(如電流限制和熱限制)以外,該器件還提供了針對(duì)輸入電壓反向、輸出電壓反向、以及輸入至輸出電壓反向的保護(hù)功能。

電流限制保護(hù)和熱過(guò)載保護(hù)功能可避免器件遭受其輸出端上電流過(guò)載情況的損壞。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)操作,不要超過(guò)125C的結(jié)溫。典型的熱停機(jī)溫度為165"C,而且熱停機(jī)電路具有約7C的遲滯。

IN引腳可承受10V的反向電壓。LT3022將電流限制在1A以下,而且在輸出端上不出現(xiàn)負(fù)電壓。當(dāng)電池在插入時(shí)極性接反時(shí),該器件可為自身及負(fù)載提供相應(yīng)的保護(hù)。

倘若Vut被拉至地電位以下,LT3022不會(huì)遭受損壞。假如Vin被置于開路狀態(tài)或接地,則可將Vut拉至地電位以下達(dá)10V.沒有電流從與Vqut相連的傳輸晶體管流出。然而,電流流入(但受限于)負(fù)責(zé)設(shè)定輸出電壓的電阻分壓器。電流從分壓器中的底端電阻器以及AD引腳的內(nèi)部箝位電路經(jīng)由分壓器中的頂端電阻器流至外部電路,從而將Vout拉至地電位以下。如果Vin由一個(gè)電壓源供電,則Vout將提供與其電流限制能力相等的電流,而LT3022將利用熱限制功能對(duì)自身加以保護(hù)。在該場(chǎng)合中,把/SHDN引腳接地將關(guān)斷LT3022并阻止Vut供應(yīng)電流。

在需要采用一個(gè)后備電池的電路中,會(huì)出現(xiàn)幾種不同的輸入/輸出情況??梢栽诒3州敵鲭妷旱耐瑫r(shí)將輸入拉至地電位、拉至某個(gè)中間電壓或置于開路狀態(tài)。在輸入接地的場(chǎng)合中,反向輸出電流小于1uA.如果強(qiáng)制LT3022的IN引腳電壓低于OUT引腳或?qū)?span lang="EN-US">OUT引腳電壓拉至篼于IN引腳,則輸入電流通常將減小至10A以下。這種狀況出現(xiàn)在LT3022輸入連接至一個(gè)放電(低電壓)電池之時(shí),而由一個(gè)后備電池或第二個(gè)穩(wěn)壓器電路負(fù)責(zé)保持輸出。如果Vut被拉至篼于Vin,則/SHDN引腳的狀態(tài)不會(huì)影響反向輸出電流。

結(jié)論業(yè)界的許多LDO雖然實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)和低壓差,但傳統(tǒng)上需要采用一種兩電源配置以提供低電壓操作。然而,新型電路設(shè)計(jì)方法及改良型晶圓制造工藝拓展了PNP型傳輸晶體管LDO的性能。LT3022是一款采用單工作電源的1AVLDO線性穩(wěn)壓器,具有低至0.9V的輸入電壓能力和低至0.2V的可調(diào)輸出電壓、無(wú)懈可擊的保護(hù)功能、快速瞬態(tài)響應(yīng)以及篼PSRR.E3 PowerArchitecture亞洲大會(huì)召開旨在推動(dòng)本土企業(yè)自主創(chuàng)新bookmark5為滿足亞洲地區(qū)對(duì)于PowerArchitecture技術(shù)的爆炸性需求,卩ower.org于2011年9月1日在中國(guó)深圳舉辦了為期一天的2011ASIAPowerArchitecture大會(huì)。大會(huì)旨在推動(dòng)本土企業(yè)自主創(chuàng)新并展示技術(shù)的無(wú)限前景。此次大會(huì)得到IBM、Freescale、Synopsys、CCore、LSI、ChinaChip和VeriSilicon等公司的贊助。Power.org會(huì)員公司的管理人員和專家為聽眾帶來(lái)了商業(yè)和技術(shù)指南、解決方案及演示。在針對(duì)下一代智能系統(tǒng)要求和挑戰(zhàn)的“面向未來(lái)的ThinkPower”執(zhí)行圓桌會(huì)議品和解決方案。

IBM的專家在“為何如今需要Power架構(gòu)很好的解決方案。PowerArchitecture自19世紀(jì)90年代年問(wèn)世以來(lái),得到快速發(fā)展,已經(jīng)滲透到各行各業(yè)的應(yīng)用中,小到消費(fèi)電子,大到像WATSON這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)。與其他處理器架構(gòu)不同的是,PowerArchitecture擁有PowerISA、高度可擴(kuò)展的SoC設(shè)計(jì)、強(qiáng)壯的生態(tài)系統(tǒng)/軟件開發(fā)環(huán)境以及靈活性,這使得PowerArchitecture可以滿足多領(lǐng)域、未來(lái)的應(yīng)用需求,包括消費(fèi)類電子、工業(yè)控制、電信和網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算、IT和商用系統(tǒng)、航天與國(guó)防等。在本次論壇上,IBM宣布將PowerPC405內(nèi)核免授權(quán)費(fèi)開放給商業(yè)應(yīng)用,以便支持中國(guó)本土IC設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新。

作為本次大會(huì)的白金贊助商以及PowerArchitecture的主力推動(dòng)者,飛思卡爾在大會(huì)上報(bào)告了其基于Power Architecture推出的眾多IC產(chǎn)品以及應(yīng)用方案。特別是,其剛將L2以及以上處理交由MPU內(nèi)核而不是DSP內(nèi)核來(lái)執(zhí)行,顯著提高了效率。QorIQQonverge的首批產(chǎn)品包括針對(duì)微微基站的QorIQQonvergePSC9132片上系統(tǒng)(SoC)和針對(duì)家庭基站的PSC9130/31SoC,這些產(chǎn)品共用一個(gè)同時(shí)支持多個(gè)空中接口的單一、可擴(kuò)展的架構(gòu),提供運(yùn)營(yíng)商和原始設(shè)備廠商高度集成的異構(gòu)解決方案,可以最大程度降低功耗、成本并縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

廠商,在大會(huì)上報(bào)告了自己基于Power架構(gòu)開發(fā)的產(chǎn)品及應(yīng)用方案。關(guān)于授權(quán)證書,國(guó)內(nèi)企業(yè)可以向IBM、Freescale等公司申請(qǐng)獲得,也可以向Power.org提出申請(qǐng)而獲得。清華大學(xué)剛剛就與飛思卡爾簽訂了許可授權(quán)協(xié)議,將獲權(quán)使用飛思卡爾e200z6-z3內(nèi)核。清華大學(xué)會(huì)在飛思卡爾e200內(nèi)核的基礎(chǔ)上研發(fā)新產(chǎn)品,并為學(xué)生提供PowerArchitecture技術(shù)培訓(xùn)。

 

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