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如何将CMOS LDO应用于便携式产品中

发布时间:2015-09-19 06:50:11  来源:大电流电感厂家   查看:

随着便携式产品越来越多,产品的功能,性能的提升,它们对电源管理的要求也更高了,这里跟大家探讨的是CMOS LDO在便携式产品中的应用。便携式产品在大多数情况下是靠电池供电,内部(即电池后端)的电源管理有DC/DC和LDO两种实现方式,各有优缺点。正常工作时,DC/DC模块能提供给系统稳定的电压,并且保持自身转换的高效率,低发热。但在一些应用条件下,比如工作在轻载状况下或是给RF供电时,DC/DC的静态电流及开关噪声就显得比较大了, CMOS LDO正好可以满足在这些应用条件下的供电要求,CMOS LDO有着极低的静态电流,极低的噪声,较高的PSRR(电源纹波抑制比),以及较低的Dropout Voltage(输入输出电压差)。

CMOS LDO产品的特点

1.C一体成型电感器MOS LDO的自身功耗:

CMOS LDO在正常工作时,存在自身的功耗,可以大概表示为:

Pd=(Vin-Vout)×Iout+Vin×Iq,

由这个式子可以看出,重载以及大输入输出电压差都会增大Pd,从而降低LDO的转换效率。然而当Iout=0时,Iq决定LDO的功耗,而C扁平型电感MOS LDO的Iq仅有1uA~80uA,使得LDO自身几乎没有功耗。

如在TCXO(温度补偿晶振)电源中,其只需要5mA的负载电流,Vout固定,若能控制Vin的值仅稍大于Vout+Vdrop,(一般地,CMOS LDO的Vdrop在Iout=5mA条件下,其值为5mV~10mV),则LDO的自身功耗Pd在不到1mW,这取决于方案设计工程师在应用电路中的设计。

一体成型电感器现在更多的工程师,将DC/DC与LDO共同设计进电源管理方案中,因为他们发现,开关型转换器存在一定的噪声干扰和高静态电流等问题,这种情况在处理器供电应用中尤为突出。开发商为了让处理器在不执行指令时保持极低的电能消耗,往往把产品设置为“深度睡眠模式”和“唤醒工作模式”两种状态。

而如果在“深度睡眠模式”下仍然采用开关型转换器,其噪声和静态电流性能反而不如LDO优越。基于这种情况,已经有厂商针对处理器(例如基带处理器)供电应用推出了LDO与开关型转换器双模系统。当处理器处风华高科系列电感器于“唤醒工作模式”时,系统通过芯片内部开关切换成PWM模式,LDO输出为高阻态,为处理器提供较高的电压和较大的电流;而当处理器处于“深度睡眠模式”时,系统通过芯片内部开关切换成LDO模式,SW输出为高阻态,为处理器提供较低电压和微小电流。

2.CMOS LDO的稳定性:

典型LDO应用需要增加外部输入和输出电容器。LDO稳定性与输出电容的ESR密切相关,选择稳定区域比较大的LDO有利于系统的设计,并可以降低系统板的尺寸与成本。利用较低ESR的电容一般可以全面提高电源纹波抑制比、噪声以及瞬态性能。

陶瓷电容器由于其价格低而且故障模式是断路,通常成为首选;相比之下钽电容器比较昂贵且其故障模式是短路。请注意,输出电容器的ESR 会影响其稳定性,陶瓷电容器具有较低的ESR,大概为10mΩ量级,而钽电容器ESR在100 mΩ量级。

另外,许多钽电容器的ESR随温度变化很大,会对LDO性能产生不利影响。BCD的CMOS LDO产品采用ESR范围在10mΩ~100Ω的输出电容就可以满足全负载范围内的稳定性。

3.电路简单及价格低:

LDO的应用电路都比较简单,除了LDO自身以外,只需要2颗电容,个别产品还需要一颗bypass电容。总共只需要3~4颗原件。如此简单的电路在成本也就相应很低了。

共模电感器

4.电路所需PCB面积小:

CMOS LDO的Cin和Cout大多小于等于2.2uF,这样的容值,0603封装就可以做到了,LDO的封装一般只是SOT-23或SC-70,整个电路在PCB上的面积只有20mm2~30mm2,极大的节省了电路板的空间。

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