針對電路板空間不足的IC工藝解決方案

IC 工藝幾何尺寸的日益縮小促使當今電子產品的工作電壓降至遠遠低于 2V 的水平，由此帶來了諸多的設計挑戰(zhàn)。一個常見的問題是需要多個電源電壓，例如：一個電壓用于 CPU 內核，另一個電壓用于 I/O，還有其它一些電壓則用于外設。敏感的 RF、音頻和仿真電路有可能需要另外的專用低噪聲電源 (這些電源與那些對噪聲不太敏感的數字電路是分開的)。隨著電源數目的增加，為每個電壓和具有特殊要求的子系統(tǒng)使用一個單獨的電源 IC 變得不切實際。電路板的面積將很快地被日漸增多的電源所占用。針對空間不足的一種解決方案是利用一個三路穩(wěn)壓器 (例如：LTC®3446，可由單顆 IC 芯片提供 3 種電壓) 來實現(xiàn)電源集成。

內置于一個纖巧型封裝中的三路電源

LTC3446 集成了一個 1A 同步降壓型穩(wěn)壓器和兩個 300mA 非常低壓差 VLDO™ 線性穩(wěn)壓器，以從單個輸入電壓提供多達三種降壓輸出電壓，該器件采用了纖巧型 3mm x 4mm DFN 封裝。2.7V 至 5.5V 的輸入電壓范圍非常適合于鋰離子/鋰聚合物電池供電型應用，以及從 5V 或 3.3V 電源軌來為低電壓邏輯電路供電。輸出電壓范圍向下擴展至 0.4V (用于 VLDO 穩(wěn)壓器) 和 0.8V (用于降壓型轉換器)。

每個輸出均通過其自己的使能引腳來獨立地啟用或關斷。當所有的輸出均被關斷時，VIN 靜態(tài)電流將降至 1μA 或更低，從而保存了電池功率。每個輸出的調節(jié)電壓由外部電阻分壓器來設置。可通過調節(jié) ITH 引腳上的 RC 網絡來使降壓穩(wěn)壓器環(huán)路響應與負載相適應。

高效率和低噪聲

1A 同步降壓型轉換器以高效率 (達 90%) 提供了主輸出。該降壓型轉換器執(zhí)行 2.25MHz 的恒定頻率電流模式操作，因而允許使用小的電容器和電感器。兩個 300mA VLDO 穩(wěn)壓器可以連接起來，以把降壓轉換器輸出作為工作電源，以提供兩個額外的較低電壓輸出。這樣，降壓轉換器將以高效率 (這是開關穩(wěn)壓器的特征) 來執(zhí)行大部分降壓操作，而 VLDO 穩(wěn)壓器則以上佳的效率和極低的噪聲電平 (這是線性穩(wěn)壓器的特征) 提供了額外的較低電壓。

圖 1 中的電路原理圖標出了 LTC3446 被配置為從降壓穩(wěn)壓器提供 1.8V 輸出、從第一個 VLDO 穩(wěn)壓器提供 1.5V 輸出、從第二個 VLDO 穩(wěn)壓器提供 1.2V 輸出時的情形。圖 2 示出了裝配在一塊印刷電路板上的圖 1 電路。

圖 2：裝配在一塊印刷電路板上的 LTC3446 三路電源

在輕負載條件下可選擇執(zhí)行突發(fā)模式 (Burst Mode®) 操作或脈沖跳躍操作

LTC3446 的降壓型穩(wěn)壓器具有突發(fā)模式操作功能，在輕負載條件下運作時可實現(xiàn)最佳的效率，為此付出的代價是輸出紋波增大，并產生了低于 2.25MHz 時鐘頻率的開關噪聲?？赏ㄟ^把 MODESEL 引腳拉至高電平來停用突發(fā)模式操作，這將使 LTC3446 以 2.25MHz 的時鐘頻率連續(xù)執(zhí)行開關操作 (直至負載非常輕的條件下)，從而根據需要跳過某些脈沖，以維持穩(wěn)壓作用。圖 3 描繪了降壓型穩(wěn)壓器的效率與負載電流的關系曲線，并且示
出了通過在負載電流低于 100mA 的條件下執(zhí)行突發(fā)模式操作而實現(xiàn)的典型效率提升。

圖 3：LTC3446 的降壓型穩(wěn)壓器與負載電流的關系曲線

非常低壓差 (VLDO) 線性穩(wěn)壓器

LTC3446 中的 VLDO 采用了一種 NMOS 源極跟隨器架構，旨在克服壓差電壓、靜態(tài)電流和負載瞬態(tài)響應之間的傳統(tǒng)折衷問題，這是大多數 PMOS 和 PNP 型 LDO 穩(wěn)壓器架構中的固有問題。VIN 引腳 (參閱圖 1) 僅提供 VLDO 控制和基準電路所需的微功率偏壓 (通常處于單節(jié)鋰離子電池電壓)。實際的負載電流由 LVIN 引腳提供，該引腳可被連接至降壓型穩(wěn)壓器的輸出。

每個 VLDO 穩(wěn)壓器提供了一個高準確度輸出，該輸出能夠提供 300mA 的輸出電流和一個僅 70mV 的典型壓差電壓 (從 LVIN 至 LVOUT)。VIN 應超過 LVOUT 調節(jié)點達 1.4V，以提供足夠柵極驅動電壓至內部 NMOS 傳輸器件。典型的單節(jié)鋰離子電池工作電壓擴展到低至 3.2V，因而可支持高達 1.8V 的 VLDO 輸出電壓。

一個電容值為 1μF 至 2.2μF 的陶瓷電容器便是進行輸出旁路的全部所需。一個 400mV 的低基準電壓允許把 VLDO 穩(wěn)壓器的電壓設置得遠低于 LDO 穩(wěn)壓器通?？商峁┑碾妷?。

電源良好檢測LTC3446 包括一個內置電源監(jiān)視器。當任何使能輸出偏離其穩(wěn)壓值達 ±8% 以上時，PGOOD 漏極開路輸出引腳將被拉至低電平。當所有的使能輸出均位于該容限窗口之內時，PGOOD 引腳將變至高阻抗狀態(tài)。一個微處理器能夠監(jiān)視該漏極開路輸出引腳，以確定一個最近使能的輸出何時完成了啟動操作。

結論

LTC3446 把一個高效率 1A 降壓型穩(wěn)壓器和兩個 300mA VLDO 穩(wěn)壓器集成在一個纖巧的 3mm x 4mm DFN 封裝之中。憑借一個擴展到低至 0.4V (用于 VLDO 穩(wěn)壓器) 和 0.8V (用于降壓型轉換器) 的輸出電壓范圍，以及一個涵蓋單節(jié)鋰離子電池電壓范圍至高達 5.5V 的輸入電壓范圍，LTC3446 非常適合于為當今的多電壓、2V 以下系統(tǒng)供電。