帶有“綠色操作”功能的高速LDO穩(wěn)壓器分析
發(fā)布時間:2007/8/23 0:00:00 訪問次數(shù):434
如今,手機(jī)等以電池為電源的便攜式設(shè)備都在不斷地向高速化、小型化、輕便化發(fā)展。與此相應(yīng)的,適用于此類設(shè)備的電源IC也在不斷尋求實現(xiàn)高速應(yīng)答功能以及封裝的小型化。在便攜式設(shè)備中如果想要獲得更長的電池使用壽命,則必須同時實現(xiàn)電源IC的低功耗和高速應(yīng)答特性。
以手機(jī)為例,在接電話的狀態(tài)下,系統(tǒng)所啟動的功能需要消耗較大的輸出電流,而且在變化很大的情況下,一方面對電源IC高速應(yīng)答這種變化的要求更高,另一方面,還必須在盡可能小的范圍內(nèi)抑制其輸出電壓的變化。
但是,在幾乎不消耗任何電流的系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)下,相對于因高速應(yīng)答而引起的輸出電流變化而言,此時要求電源IC的自我電流消耗更低。這是因為在待機(jī)狀態(tài)下,輸出電流幾乎為零,電源IC自我消耗電流占整個電池消耗的比例很大,將對設(shè)備的待機(jī)時間產(chǎn)生決定性的影響。
在IC內(nèi)部電路消耗電流大的情況下提升電路的應(yīng)答速度,是非常容易的一件事,但是這將造成電池不可能擁有較長待機(jī)時間。因此,Torex半導(dǎo)體開發(fā)出能根據(jù)輸出電流大小不同自動切換IC自我消耗電流并具有“綠色操作”(Green Operation,GO)功能的CMOS LDO穩(wěn)壓器XC6207系列。
XC6207系列是實現(xiàn)了GO功能的低噪音、快速紋波抑制的CMOS LDO調(diào)節(jié)器。穩(wěn)定輸出功率的電容器(CL)可以是陶瓷式電容器等低ESR電容器,輸出電壓在0.8V~5.0V之間并以0.05V步進(jìn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
“綠色操作”功能
XC6207系列能夠根據(jù)GO端子的輸入信號而設(shè)定為GO模式或固定高速(HS)模式。在GO模式下,根據(jù)輸出電流將IC自我消耗電流自動切換成高速模式和省電(PS)模式下。其中,在高速模式下,IC自我消耗電流的典型值為50μA,在PS模式則減至6.0μA(典型值)。在固定高速模式下則不管輸出電流的大小,一般以高速模式工作。
HS模式和PS模式切換的關(guān)鍵是,此功能已經(jīng)在IC內(nèi)部事先設(shè)定,一旦輸出電流下降至0.3mA(典型值),則在240微秒(典型值)之后,器件能自動地切換為PS模式,從而在較輕的負(fù)載狀態(tài)下抑制自我消耗電流。
另外,如果輸出電流達(dá)到1mA(典型值)以上則可自動切換為HS模式,在出現(xiàn)較大輸出電流變動時能高速運行,可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài),實現(xiàn)高速應(yīng)答和高效率(如圖1)。
根據(jù)GO端子輸入控制模式切換
XC6207系列根據(jù)GO端子的輸入信號,可用手動的方式實現(xiàn)GO模式和固定HS模式的切換。與PS模式相比,HS模式在輸出電流的變化時,輸出電壓的應(yīng)答性較為良好。在GO模式下實現(xiàn)PS模式向HS模式切換的時候,如果發(fā)現(xiàn)由于急劇的輸出電流變化而引起輸出電壓變化,在輸出電流變化之前向GO端子發(fā)出高電平的信號,使其工作在HS模式下,則可最終實現(xiàn)將輸出電壓控制在小范圍中變化,而且也保證了可提供穩(wěn)定的輸出電壓。圖2的左圖是在GO模式下,從PS模式向HS模式切換,在輸出電流變化情況下的負(fù)載過渡應(yīng)答特性。右圖則是根據(jù)GO端子信號,在輸出電流變動之前,固定HS模式下的負(fù)荷過渡應(yīng)答特性。
如之前所表述的,在多樣化的電路負(fù)載電流狀態(tài)下,可以認(rèn)為器件自動選擇較為符合現(xiàn)狀的狀態(tài)模式,可以提供最為適合該狀態(tài)的特性功能。
CL高速放電功能
XC6207B系列在CE端子輸入低電平信號(IC內(nèi)部電路停止信號)的時候,能夠?qū)τ糜诜(wěn)定輸出功率的電容器(CL)上的電荷進(jìn)行高速放電。
Nch晶體管內(nèi)置于輸出端子(VOUT)和重要部分端子(VSS)里,在CE端子中輸入低電平信號時,VOUT-VSS之間的Nch晶體管處于“打開”狀態(tài),根據(jù)此時Nch晶體管的打開電阻和CL電容值時限數(shù),可以讓VOUT電位快速回復(fù)到VSS水平。而且Nch晶體管的“打開”電阻值在IC內(nèi)部設(shè)定為470Ω。
如果使用此類功能,可以防止在IC運行停止時,因CL所儲存的電荷而引起的錯誤運行或者由于IC的錯誤運行而造成部件損壞等問題。
低壓差、高輸出功率電流
伴隨設(shè)備向多功能、低功率方向發(fā)展,電源IC必須在更小的輸入輸出電位差條件下同時供應(yīng)更大的輸出電流。
XC6207系列在輸出電流在100mA的時候,實現(xiàn)了135mV的低壓差,使輸入輸出電位差更小的情況下既可擴(kuò)大電池的應(yīng)用領(lǐng)域,又可使電池的壽命更長。
電流限制電路是由溫度特性變化較少的垂直形定電流限制電路和反饋形(Foldback)電路所構(gòu)成的一種短路保護(hù)電路。在輸出電流到達(dá)380mA(典型值)時,定電流限制電路就設(shè)定為動作,這樣系統(tǒng)電路在
如今,手機(jī)等以電池為電源的便攜式設(shè)備都在不斷地向高速化、小型化、輕便化發(fā)展。與此相應(yīng)的,適用于此類設(shè)備的電源IC也在不斷尋求實現(xiàn)高速應(yīng)答功能以及封裝的小型化。在便攜式設(shè)備中如果想要獲得更長的電池使用壽命,則必須同時實現(xiàn)電源IC的低功耗和高速應(yīng)答特性。
以手機(jī)為例,在接電話的狀態(tài)下,系統(tǒng)所啟動的功能需要消耗較大的輸出電流,而且在變化很大的情況下,一方面對電源IC高速應(yīng)答這種變化的要求更高,另一方面,還必須在盡可能小的范圍內(nèi)抑制其輸出電壓的變化。
但是,在幾乎不消耗任何電流的系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)下,相對于因高速應(yīng)答而引起的輸出電流變化而言,此時要求電源IC的自我電流消耗更低。這是因為在待機(jī)狀態(tài)下,輸出電流幾乎為零,電源IC自我消耗電流占整個電池消耗的比例很大,將對設(shè)備的待機(jī)時間產(chǎn)生決定性的影響。
在IC內(nèi)部電路消耗電流大的情況下提升電路的應(yīng)答速度,是非常容易的一件事,但是這將造成電池不可能擁有較長待機(jī)時間。因此,Torex半導(dǎo)體開發(fā)出能根據(jù)輸出電流大小不同自動切換IC自我消耗電流并具有“綠色操作”(Green Operation,GO)功能的CMOS LDO穩(wěn)壓器XC6207系列。
XC6207系列是實現(xiàn)了GO功能的低噪音、快速紋波抑制的CMOS LDO調(diào)節(jié)器。穩(wěn)定輸出功率的電容器(CL)可以是陶瓷式電容器等低ESR電容器,輸出電壓在0.8V~5.0V之間并以0.05V步進(jìn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
“綠色操作”功能
XC6207系列能夠根據(jù)GO端子的輸入信號而設(shè)定為GO模式或固定高速(HS)模式。在GO模式下,根據(jù)輸出電流將IC自我消耗電流自動切換成高速模式和省電(PS)模式下。其中,在高速模式下,IC自我消耗電流的典型值為50μA,在PS模式則減至6.0μA(典型值)。在固定高速模式下則不管輸出電流的大小,一般以高速模式工作。
HS模式和PS模式切換的關(guān)鍵是,此功能已經(jīng)在IC內(nèi)部事先設(shè)定,一旦輸出電流下降至0.3mA(典型值),則在240微秒(典型值)之后,器件能自動地切換為PS模式,從而在較輕的負(fù)載狀態(tài)下抑制自我消耗電流。
另外,如果輸出電流達(dá)到1mA(典型值)以上則可自動切換為HS模式,在出現(xiàn)較大輸出電流變動時能高速運行,可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài),實現(xiàn)高速應(yīng)答和高效率(如圖1)。
根據(jù)GO端子輸入控制模式切換
XC6207系列根據(jù)GO端子的輸入信號,可用手動的方式實現(xiàn)GO模式和固定HS模式的切換。與PS模式相比,HS模式在輸出電流的變化時,輸出電壓的應(yīng)答性較為良好。在GO模式下實現(xiàn)PS模式向HS模式切換的時候,如果發(fā)現(xiàn)由于急劇的輸出電流變化而引起輸出電壓變化,在輸出電流變化之前向GO端子發(fā)出高電平的信號,使其工作在HS模式下,則可最終實現(xiàn)將輸出電壓控制在小范圍中變化,而且也保證了可提供穩(wěn)定的輸出電壓。圖2的左圖是在GO模式下,從PS模式向HS模式切換,在輸出電流變化情況下的負(fù)載過渡應(yīng)答特性。右圖則是根據(jù)GO端子信號,在輸出電流變動之前,固定HS模式下的負(fù)荷過渡應(yīng)答特性。
如之前所表述的,在多樣化的電路負(fù)載電流狀態(tài)下,可以認(rèn)為器件自動選擇較為符合現(xiàn)狀的狀態(tài)模式,可以提供最為適合該狀態(tài)的特性功能。
CL高速放電功能
XC6207B系列在CE端子輸入低電平信號(IC內(nèi)部電路停止信號)的時候,能夠?qū)τ糜诜(wěn)定輸出功率的電容器(CL)上的電荷進(jìn)行高速放電。
Nch晶體管內(nèi)置于輸出端子(VOUT)和重要部分端子(VSS)里,在CE端子中輸入低電平信號時,VOUT-VSS之間的Nch晶體管處于“打開”狀態(tài),根據(jù)此時Nch晶體管的打開電阻和CL電容值時限數(shù),可以讓VOUT電位快速回復(fù)到VSS水平。而且Nch晶體管的“打開”電阻值在IC內(nèi)部設(shè)定為470Ω。
如果使用此類功能,可以防止在IC運行停止時,因CL所儲存的電荷而引起的錯誤運行或者由于IC的錯誤運行而造成部件損壞等問題。
低壓差、高輸出功率電流
伴隨設(shè)備向多功能、低功率方向發(fā)展,電源IC必須在更小的輸入輸出電位差條件下同時供應(yīng)更大的輸出電流。
XC6207系列在輸出電流在100mA的時候,實現(xiàn)了135mV的低壓差,使輸入輸出電位差更小的情況下既可擴(kuò)大電池的應(yīng)用領(lǐng)域,又可使電池的壽命更長。
電流限制電路是由溫度特性變化較少的垂直形定電流限制電路和反饋形(Foldback)電路所構(gòu)成的一種短路保護(hù)電路。在輸出電流到達(dá)380mA(典型值)時,定電流限制電路就設(shè)定為動作,這樣系統(tǒng)電路在
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