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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:

CMOS LDO产品的应用

由于CMOS LDO产品的拓扑结构决定了其较低静态工作电流的特性,使得其非常适合在电池供电的手持设备系统中应用。下面以PHS手机为例来说明CMOS LDO的应用和选择。

1.Baseband Chipset Power Supply

Baseband数字电路部分的工作电压在1.8V~2.6V之间,当手机锂电池的电压降到3.3V~3.2V时,手机将关机,这时电池到BB工作电压的压差为500mV~600mV,对于CMOS LDO来说,这么大的工作电压和压差使LDO正常工作不是问题,低噪音和高PSRR都不是问题,而对BB工作在轻载时LDO的静态电流要求要非常小。Baseband模拟电路部分的工作电压在2.4V~3.0V,与手机最低工作电压的差值为200mV~600mV,同时,需要在低频时(217Hz)有较高的PSRR,用以抑制RF部分对电池的干扰。此外,这颗LDO的会始终处于工作状态,所以也要求有极低的静态电流。

2.RF Power Supply

RF电路需要2.6V~3.0V的工作电压。在电路中,如低噪音运放(LNA),up/down converter,mixer,PLL,VCO,和IF stage都要求很低噪音和很高PSRR的LDO

3.TCXO Power Supply

温度补偿晶振(TCXO)需要的是一颗极低噪音并带有enable pin的LDO,尽管TCXO只需要5mA的工作电流,但它同样要一颗单独的高PSRR的LDO为其供电,来隔离其他噪声源,如RF产生的低频脉冲噪声。  

4.RTC Power Supply

RTC电源会一直处于工作状态,即使在手机关机以后。因此它需要一颗极低静态电流的LDO,同时,这颗LDO要求具有小的反向漏电流的保护功能。

5.Audio Power Supply

在手机音频电源方面,会用到300mA~500mA稍大电流的CMOS LDO,同时,也要求在音频范围内(20Hz~20kHz)有低噪音和高PSRR的特性,来保证良好的音质要求。

CMOS LDO产品的设计思想

以下着重从Noise方面来阐述CMS LDO的设计思想。

从上面这个框图可以看出,方案一比方案二要多封装出来一个Pin,这个Pin一般称作”Bypass”,对于这个Bypass管脚的作用描述往往是:An external bypass capacitor, connected to this terminal, in conjunction with an internal resistor, creates a low-pass filter to further reduce regulator noise.(Bypass脚外差模电感接一个电容,与电路内部的电阻组成低通滤波器,用以减小Regulator的输出噪声)。因为加了这个Bypass电容(一般10nF),LDO对Enable(使能)响应速度会变慢(从us级到ms级)。因此如果LDO的应用场合没有低噪声的功率电感要求或对噪声要求不高,一般建议可不加这个电容。

LDO的输出噪声主要来自于Voltage Reference这个模块,Bypass脚就是外接在Voltage Reference的输出端。因此将Voltage Reference的噪声降低,就能降低LDO的输出噪声。

方案一中,如不加bypass电容,CMOS LDO的噪声一大功率电感贴片电感器般在200~450uVrms(没有负载时的电源电流越小,这个噪声越大),加了这个电容滤波后,LDO的噪声一般为30~50 uVrms,因此方案一的低噪声CMOS LDO都是有这个Bypass脚,并且是必须加这个滤波电容才能做到低噪声。

当然也有例外,个别欧美的大厂商采用先进的工艺设计生产的的CMOS LDO把本该外面加的Bypass电容做到了芯片里面,这样的LDO产品的噪声约为100 uVr电感器的符号ms的水平。

方案一的思路是将噪声用滤波器过滤掉大部分,而方案二的思路是将噪声源减少,其核心就是低噪声的器件工艺。采用方案二的CMOS LDO根本不需要Byp贴片电感ass电容,就能使输出噪声降低到30~50 uVrms。

从用户角度来讲,没有这个Bypass电容,既可以节省系统成本,又能获得较高的性能,何乐而不为。因此,对于输出电流较小的CMOS LDO,无论在高中低端市场的各个层面,仅从性能价格比方面来讲,方案二的产品都略胜方案一的产品,方案二的核心是低噪声低功耗的器件工艺的采用。

值得注意的是,采用低噪声低功耗的器件工艺生产的CMOS LDO以其较高的性价比占据了同类产品市场的70%以上的份额。对于这种形势,BCD凭借IDM公司工艺产品同步开发的优势,自行开发出了这种低噪声低功耗的器件工艺,并在中国大陆率先达到了批量大生产的水平,基于这个生产工艺,BCD已推出其验线的CMOS LDO产品AP2121/2、AP2138/9。并且,BCD还将陆续推出一系列电源管理IC新品。  平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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