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低壓IC概述

作者: 時間:2012-01-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

這篇關(guān)于IC的文章討論了多種型號的IC,其中包括:電壓調(diào)節(jié)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、電流監(jiān)測器、比較器、微處理器監(jiān)控電路、電壓基準(zhǔn)、模擬開關(guān)以及數(shù)據(jù)收發(fā)器。此外,本文還討論了關(guān)于省電以及系統(tǒng)管理的相關(guān)信息。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/186979.htm

引言

低壓器件大多用于對尺寸、重量、功耗要求苛刻的場合,例如:PDA、手機(jī)及其它電池供電的便攜設(shè)備。低壓器件同樣也適合交流電供電設(shè)備,因?yàn)榈碗妷簬淼牡凸脑试S設(shè)備使用更小的電源、散熱器和風(fēng)扇。

Maxim的產(chǎn)品線涵蓋了許多低壓IC,包括:運(yùn)算放大器、比較器、微處理器監(jiān)控電路、接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、模擬開關(guān)和復(fù)用器、電壓基準(zhǔn)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器以及實(shí)時時鐘等時鐘芯片。

本文涉及上述多個模擬IC產(chǎn)品線的器件,能夠從根本上降低工作電流,以下討論了與低壓工作相關(guān)的問題,提供了從5V電源產(chǎn)生更低電壓的方案。表1給出了Maxim的1.8V、2.5V、3.0V和3.3V供電IC的選型表。

表1. Maxim低壓器件選型表

Category1.8V2.5V3V3.3V
µP SupervisorsMAX6326MAX6742MAX6745MAX6745
A/D ConvertersMAX1122MAX1462MAX1115MAX1144
Analog SwitchesMAX4695MAX4644MAX4653MAX4592
Charge-Pump Voltage Converters
MAX619MAX1673MAX1730
Inductor-Based, Step-Up RegulatorsMAX1687MAX1706MAX1678MAX1709
Inductor-Based, Step-Down RegulatorsMAX1928MAX1928MAX1921MAX1921
Comparators, FastLMX331MAX997MAX997MAX997
Comparators, Low CurrentMAX9020MAX9020MAX9020MAX9020
Comparators, Low OffsetMAX966MAX997MAX997MAX997
D/A ConvertersMAX5522MAX5523MAX5811MAX5355
Digital Pots
DS4301MAX5408MAX5408
Linear RegulatorsMAX1589MAX1818MAX1589MAX1818
MultiplexersMAX4638MAX4638MAX4639MAX4701
Op Amps, FastMAX4291MAX410MAX4489MAX4489
Op Amps, Low CurrentMAX4036MAX4036MAX4036MAX4036
Op Amps, Low OffsetMAX480MAX4236AMAX4238MAX4238
Real-Time ClocksDS1375DS1375DS1375DS1375
ReferencesMAX6018AMAX6029MAX6029MAX6029
RS-232MAX218MAX3381EMAX3322EMAX3232E
RS-485
MAX3471MAX3471MAX3076E
USBMAX3453MAX3453MAX3453MAX3453

低壓工作降低功耗

將系統(tǒng)電源從5V降至一個更低電壓可以大大節(jié)省系統(tǒng)功耗。對于阻性和容性負(fù)載,所節(jié)省的功耗與電壓的平方成正比;對于恒流負(fù)載,例如基準(zhǔn)、運(yùn)算放大器,所節(jié)省的功耗與電壓成線性比例;對于恒功率負(fù)載,例如:硬盤,降低電源電壓不會節(jié)省功耗,但它要求器件工作在更低的輸入電壓。表2歸納了低壓系統(tǒng)與5V供電系統(tǒng)的功率對照。

表2. 低壓系統(tǒng)與5V供電系統(tǒng)的功率對照

Load TypePower-Savings
Formula
Power Savings Compared to 5V (%)
1.8V
Operation
2.5V
Operation
3V
Operation
3.3V
Operation
Resistive(1 - (V / 5)²) x 10087756456
Capacitive(1 - (V / 5)²) x 10087756456
Constant Current(V / 5) x 10064504034

穩(wěn)壓源

關(guān)于電壓調(diào)節(jié)器的一般信息

Maxim提供多種穩(wěn)壓器,能夠產(chǎn)生低電源電壓或者將一個低壓轉(zhuǎn)換到另一低壓,其中包括:低壓差線性穩(wěn)壓器、開關(guān)電容電荷泵轉(zhuǎn)換器和基于電感的開關(guān)電源。

低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)使用簡單,要求輸入電壓高于輸出電壓,能夠提供最高4A的輸出電流。LDO具有極低噪聲,價格低于開關(guān)電源。但是,如果輸入電壓上升,這些器件會消耗更大功率(產(chǎn)生更多熱量)。當(dāng)然,在輸入電壓和輸出電壓差別不大的場合,線性穩(wěn)壓器可以提供較高效率(效率正比于VOUT/VIN)。

電荷泵能夠?qū)⒁粋€直流電壓提升到更高水平,或?qū)斎腚妷哼M(jìn)行反相。它通過電容儲存能量,提供小尺寸、低成本的DC-DC轉(zhuǎn)換電路。然而,這類器件的輸出電流通常低于0.75A,僅限于低功率場合應(yīng)用。

基于電感的開關(guān)調(diào)節(jié)器能夠支持低功率和大功率的DC-DC轉(zhuǎn)換,既可以升壓(boost),也可以降壓(buck)。Maxim的boost轉(zhuǎn)換器能夠提供高達(dá)4A的輸出電流,buck轉(zhuǎn)換器可以提供高達(dá)60A的輸出電流。

低壓差線性穩(wěn)壓器

線性穩(wěn)壓器要求輸入電壓高于輸出電壓。所需要的輸入電壓與輸出電壓的最小差值稱為壓差。新型線性穩(wěn)壓器比早期的線性穩(wěn)壓器(如LM7905)具有更低壓差,因此,稱其為低壓差線性穩(wěn)壓器或LDO。Maxim提供眾多類型的LDO,正壓輸出可低至0.75V (預(yù)置電壓),也可以調(diào)節(jié)到0.5V。另外,我們還提供負(fù)壓輸出的LDO,輸出電壓范圍為-2.5V至-5V。

利用LDO實(shí)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)換既經(jīng)濟(jì)又簡單,MAX1589 LDO系列產(chǎn)品使用簡單,提供0.75V至3.0V的預(yù)置輸出電壓,500mA滿載輸出條件下,壓差低至0.175V。MAX1818 LDO系列產(chǎn)品同樣提供0.75V至3.0V的預(yù)置輸出電壓,輸出電流可達(dá)500mA,輸出電壓可以調(diào)節(jié)到最低1.25V,500mA滿載輸出條件下,壓差可以低至0.12V。


圖1. MAX1589 500mA LDO提供0.75V、1.0V、1.3V、1.5V、2.5V和3.0V預(yù)置輸出電壓;MAX1818 500mA LDO提供1.5V、1.8V、2.0V、2.5V、3.0V和5.0V預(yù)置輸出電壓,可調(diào)節(jié)輸出電壓范圍為1.25V至5V。

MAX8510 LDO系列產(chǎn)品集成了便攜設(shè)備所要求的一些重要功能:小尺寸(SC70)、低壓差(在120mA時為120mV)、低電源電流(90µA,最大值)。MAX8510/MAX8511可以提供多種預(yù)置輸出電壓,輸出范圍為1.5V至4.5V;MAX8512的輸出電壓可以通過外部電阻調(diào)節(jié)。

電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器

對于低電流應(yīng)用,將3V電壓轉(zhuǎn)換到5V輸出最簡單的方案是基于電容的電荷泵(圖2)。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的7660和大多數(shù)其它型號的電荷泵不能提供穩(wěn)壓輸出VOUT,而MAX619內(nèi)置模擬基準(zhǔn)和誤差放大器,該誤差放大器輸出控制一組連接至外部電容的內(nèi)部開關(guān)。開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)VIN的倍壓或三倍壓,MAX619通過切換不同的工作模式,最終獲得穩(wěn)定的輸出電壓。以下電路能夠在2V至3.6V輸入下產(chǎn)生5V ±4%的輸出電壓,電流可達(dá)20mA。對于3.0V至3.6V輸入,輸出電流可以達(dá)到50mA。

圖2. 僅占用不到0.1in2的電路板尺寸,MAX619穩(wěn)壓型電荷泵轉(zhuǎn)換器能夠從2V至3.6V輸入產(chǎn)生5V ±4%輸出,電流可達(dá)20mA;3V至3.6V輸入時,電流可達(dá)50mA。
圖2. 僅占用不到0.1in²的電路板尺寸,MAX619穩(wěn)壓型電荷泵轉(zhuǎn)換器能夠從2V至3.6V輸入產(chǎn)生5V ±4%輸出,電流可達(dá)20mA;3V至3.6V輸入時,電流可達(dá)50mA。

MAX5008是穩(wěn)壓型5V USB電荷泵,可以從低至2.9V的輸入電壓提供高達(dá)125mA的輸出電流,非常適合3.0V或3.3V供電的USB主設(shè)備。

處理雙極性信號的系統(tǒng)通常需要一路負(fù)壓供電,必要時可以使用本地供電,MAX889等電荷泵反相器是一種便捷的選擇。


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