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www.qy88.com低电压数字系统电源设计技术解析

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在计算机和通信领域,为了降低系统功耗提高电源效率,系统工作电压越来越低;另外,随着信息技术和微电子工艺技术的高速发展,器件的特征尺寸越来越小,集成电路的电源电压也越来越低。低电压器件的成本更低,性能更优,所以各大半导体公司都将3.3v、2.5v等低电压集成电路作为推广重点,如高端的dsp、pld/fpga产品已广泛采用3.3v、2.5v甚至1.8v、1
5v供电。因此,低电压数字系统的电源设计,是电子工程师面临的严峻挑战。

ti全新自适应降压-升压转换器系列在低于20
mm2的占板面积内提供高达2.5a的电流,大幅缩小电路板空间

www.qy88.com,1 采用低压差线性稳压器

工程师可利用ti的高效、低静态电流转换器延长电池驱动应用的运行时间

低压差线性稳压器的突出优点是具有最低的成本、最低的噪声和最低的静态电流。它的外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容。与传统的线性稳压器相比,它的最大优点是输入输出压差很低。如78xx系列都要求输入电压要比输出电压高2~3v以上,否则不能正常工作。可是5v到3.3v的电压差只有1.7v,所以78xx系列已经不能够满足3.3v或2.5v的电源设计要求。面对这类需求,许多电源芯片公司推出了low
dropout
regulator,即低压差线性稳压器,简称ldo。当系统中输入电压和输出电压接近时,ldo是最好的选择,可达到很高的效率。这种电源芯片的压差只有1.3~0.2v,可以实现5v转3.3v/2.5v、3.3v转2.5v/1.8v等要求。生产ldo的公司很多,常见的有:maxim、linear、nationa1
semiconductor、ti等。

北京2019年10月8日 /美通社/ —
德州仪器今日推出了全新的降压-升压转换器系列,包括四款高效、低静态电流的降压-升压转换器,其优势在于采用更少外部组件的微型封装设计,打造出较小的解决方案尺寸。集成的tps63802、tps63805、tps63806和tps63810
dc/dc同相降压-升压转换器具有较大的输入和输出电压范围,支持多种电池驱动应用,可帮助工程师简化设计并加快设计进程。如需了解更多信息、样品和评估模块,敬请访问。

采用max8515作为稳压器,利用一个外部npn晶体管和几只阻容元件可以方便地构成低成本、小尺寸的低压差线性稳压器,如图1所示。该电路输入电压范围为1.2-2.5v,输出电压为iv。max8515的电源电压不同,r1的阻值就不同。输出电流可达2a。

该系列的每款转换器都可以根据工作条件自动选择降压模式、降压-升压模式或升压模式。它们完整的解决方案尺寸为19.5
mm2至25
mm2,比同类器件减小了25%。这得益于其紧凑的封装设计,需要少量外部多层陶瓷电容器的先进控制拓扑结构,以及微型0.47h电感器。这些转换器具有1.3v至5.5v的宽输入电压范围和1.8v至5.2v的宽输出电压范围,有助于工程师加快设计进程,并支持在多个程序中重复使用。

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ti全新自适应降压-升压转换器系列在低于20
平方毫米的占板面积内提供高达2.5a的电流,大幅缩小电路板空间

改变分压电阻r2、r3可以调节输出电压。可参考式选择r2和r3的值。

该系列dc/dc转换器是ti业界领先低静态电流电源管理产品组合的新成员之一,具有11a至15a的低静态电流,可实现出色的轻负载效率。同时,该系列产品还可以最大限度地降低电池驱动应用中的功耗,并延长其运行时间。

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主要特性和优势

出于便携式电子产品布局布线的限制、对噪声敏感的应用及数码相机模块需要特殊电压等原因,分立的ldo仍在市场上顽强生存。ldo的发展方向,首先是高效率,其次是不可避免地朝多功能集成方向发展,甚至被集成到pmu中。如aati推出的aat3223,集成了powerok功能,可监测ldo输出电压,能在输出低于压范围时报警;同时还提供了省电引脚,引脚电压降抵时可使ldo进入关闭模式,从而延长电池寿命。又如安森美推出的以pwm和ldo双模式工作的ncpl
501,在轻载下可由pwm模式转为ldo模式工作,1.8v下的效率为90%以上。

tps63802是一款2a降压-升压转换器,具有11μa的低静态电流,适用于脉冲负载应用。tps63805是一款2a降压-升压转换器,配有22μf输出电容器和0.47μh电感器,尺寸小巧,占用面积仅为19.5mm2,可满足手持工业应用和个人电子应用的需求。tps63806是一款针对负载阶跃优化的2.5a降压-升压转换器,适用于负载曲线变化较大、需要严格调节的应用,例如智能手机、相机或增强现实设备中的飞行时间传感器。实现动态电压调节,适用于智能手机、无线助听器或耳机等设备的预稳压器或电压包络跟踪器。封装和供货情况

2 采用电感开关型dc/dc转换器

新型降压-升压转换器的封装类型见下表。

电感开关型dc/dc转换器又称为开关型稳压器,包括升压、降压、升/降压和反相等几种结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点。随着集成度的提高,许多新型dc-dc转换器的外围电路仅需电感和滤波电容,但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。

tps63805和tps63806现已投产,可在ti商店和授权经销商处订购。tps63802和tps63810的预制样品也开放订购。

近几年随着半导体技术的发展,表面贴装的电感、电容以及高集成度的电源控制芯片的成本也不断降低,体积越来越小。低导通电阻的场效应管省去了外部大功率场效应管,例如对于3v的输入电压,利用片内沟道场效应管可以获得5v/2a输出。对于中小功率的应用可以使用小型低成本封装。另外,高达lmhz的开关频率能够降低成本、减小外部电感/电容的尺寸。某些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、pfm或者pwm方式选择等。