交流适配器/电池供电系统的电源管理方案

便携式产品通常由交流(AC)适配器或电池提供系统电源,图1所示电路能够自动切换AC适配器和电池输入,为系统提供稳定的5V和3.3V输出,通过限制不必要的能量损耗有效延长电池寿命。该电路仅在撤掉AC适配器时吸取电池能量,适配器与电池输入之间输出电流达600mA;线性稳压器提供3.3V输出、电流达200mA。 图中IC1内部包括一路开关型稳压器和一路线性稳压器,独立的ON/OFF控制能够在开关型稳压器关闭时保持线性稳压器输出有效,此时,线性稳压器输入电压由IC2提供。IC2为开关型DC—DC转换器,能够将不稳定的AC适配器输入     

DESIGN SHOWCASE

图1所示的高效RAM备份电源为8V至32V的输入在1mA时提供5V电源.大部分工作在这一范围的单片稳压器是静态电流相当于1mA负载电流的双极型IC.然而,这一电路工作时仅消耗10μA.串联旁路JFET在一个开关线性稳压器中用作开关型电流源:启动时,C1充分放电,Q1用作电流源.C1充电时,V_(OUT)呈线性上升,在2V处激活IC1并继续上升到R3和R4设置的5V门限.IC1内集成了一个CMOS微功率比较器和1.182V带隙基准.当V_(OUT)达到其门限值时,比较器输出转为低电平,反向偏置Q1的选通源结点使其断开.当负载电流使C1放电到输出门限以下时,Q1重新导通并完成一个     

设计思路

便携系统往往既可以用内部电池工作,也可以用交流一直流墙式转接器工作.当用户连接和断接转接器时,很多这样的系统都包含有能在内部电池和外部电源之间自动切换的电路.本文所示的电路用一个双线性稳压器来实现上述思路,其电路的一边预置为2.84V的稳压输出(其他型号的IC提供2.80V和3.15V输出).稳压器的另一边配置成由用户可调的输出,但在本例中,它用来监控墙式转接器电压.当断接转接器去掉该电压时,稳压器的通路晶体管将电池电流传送到IC,以支持2.84V输出(此晶体管的电流流向与大多数应用的电流流向正好相反).输入旁路电容器(CI)为电池电压和转接器电压之间的无缝变换提供足     

低压降稳压器

本稳压器电路允许输入-输出差低至0.1V。这样低的压降,可使你所设计的产品中使用最少量的电池单元。此电路提供5V的稳压输出并能给出最大500mA电流。由下式可选择R_1和R_2以产生其它输出电压: V_(OUT)=[(R_1/R_2)+1]V_(REF) 晶体Q_1是一大功率PNP器件,当其工作在     

小巧的2.5V/5V直流变换器

本变换器可将2.5V电池电压变换成稳定的5V直流电压,负载电流可达100mA,特别适合用于小型便携式电子设备。 靠电池供电的数字式电子设备通常需要使用5V电源电压。如果电源需要稳压,则由稳压器本身存在压降,要求电池电压至少为6V。此外,设计者还面临两个“老大难”问题:一是稳压器难找。这里显然不能使用普通的标准稳压器IC,因为它们不仅功耗大,而且要求输入电压高于输出电压3V。即使用压降小的特制稳压器     

一种低功耗、高稳定性的无片外电容线性稳压器

本文研究并设计了输出电压3.3V,最大输出电流为150mA的CMOS无片外电容的低压差线性稳压器(Off-chipcapacitor-free Low-dropout Voltage Regulator,LDO).该LDO采用了NMC(Nested Miller Compensation)频率补偿技术保证了系统的稳定性.另外,采用大电容环路和SRE(Slew Rate Enhancement)电路抑制输出电压的跳变,改善了瞬态响应.电路采用了低功耗设计技术.采用CSMC 0.5μm CMOS混合信号工艺模型仿真表明:整个LDO的静态电流仅为3.8μA;最差情况下的相位裕度约为88.50;在5V工作电压下,当负载电流在1μs内从150mA下降到1mA时,输出电压变化仅为140mV;在负载电流150mA的情况下,当电源电压在5μs内从3.5V跳变至5V时,输出电压变化也仅为140mV.     

高效率快速响应的全集成KY升压转换器设计

基于TSMC 65 nm CMOS工艺,设计了一款高效率快速响应的全集成KY升压转换器.针对脉宽调制（PWM）轻载效率低,瞬态响应慢的问题,提出了一种带瞬态增强的自适应恒定导通与关断时间的变频控制策略.该策略采用自适应时间控制技术,可根据输入、输出电压和负载电流自动调整计时,优化了输出电压纹波.同时设计了瞬态增强电路,当输出低至限压阈值时,通过延长计时器的充电时间加速系统恢复.此外,还设计了DCM自校准电路,实现了精确的过零关断.仿真结果表明,在输入电压1.5 V,输出电压1.8 V的典型应用下,负载范围为0～120 mA,峰值效率为71.5%.在10 mA轻载下,效率仍有52.4%.当负载电流在110 mA的阶跃高度瞬变时,响应速度分别为2.55 ns/mA和6.18 ns/mA.     

一种大电流DDR终端线性稳压器的设计北大核心

设计了一款可吐纳3 A大电流的跟踪终端线性稳压器。该稳压器采用双电源供电,降低了芯片的功耗。内部误差放大器采用轨到轨输入结构设计,拓展了稳压器输入共模电压范围;同时采用跨导线性环电路结构和简单补偿电路结构的设计,使其在负载突变时提供快速的负载瞬态响应,减小输出过冲。输出级上下功率管采用NMOS推挽式输出,可提供1 A/2 A/3 A的大电流,极大提高了稳压器的带载能力。该稳压器能够满足DDRⅠ/Ⅱ/Ⅲ和低功耗DDRⅢ/Ⅳ总线终端对电源供应的要求。采用华虹0.35μm工艺流片,在两个输入电压V_(IN)、V_(LDOIN)分别为5 V、2.5 V条件下进行测试,输出/吸收3 A负载电流时,输出稳定在1.25 V。     

单芯片高效率降压DC-DC芯片设计

介绍了一种单芯片DC-DC转换器IC设计与电路实现,其特点是宽负载电流条件下具有较高效率.芯片的设计和仿真基于上华0.6 μm双阱、混合信号CMOS工艺.芯片的工作电压范围为2～5 V,可以使用于一般的电池供电设备.对提高芯片效率的方法以及效果进行了详细的讨论分析.仿真结果表明,芯片可以产生稳定的1.8 V输出电压,并提供大于500mA的输出电流,而纹波电压却小于5 mV.芯片可以获得93.8%的最大转换效率,而且在5～500 mA的负载电流范围内,效率始终高于86.2%.     

带延迟复位功能的低压差稳压器IC

<正> 单片机在运行中对电源有严格要求。本文介绍的带延迟复位功能的低压差稳压器TPS73xx可满足各种单片机对电源的要求。 TPP73xx是微功耗低压差稳压器IC系列,具有延迟微处理器复位功能。该系列具有3.3V、4.85V和5V固定输出以及可调输出等几种稳压器IC。内部有精密基准电压及比较器电路,使电源的稳定度高。采用MOSFET作调整管,输出压降小。当输出电流I_0为100mA时,其最大压降为35mV。最大输出电流为500mA。输出电流在100mA至500mA区间,压降几乎不变。静态电流小,典型值为340μA,在关闭状态下,静态电流仅为0.5μA。工作温度范围为0～125℃。     

电源与器件

低静态电流、高压线性稳压器 Maxim公司的MAX5023/MAX5024是高压线性稳压器,输入电压范围从+6.5V至+65V,输出电流可达150mA。该器件的静态电流只有60uA,输入端可承受-60V的电池反接电压。MAX5023/MAX5024内置微处理器监控复位电路,当线性稳压器输出低于预置电压门限的7.5％或12.5％时提供低电平有效的复位输     

由-5V产生1A、3.3V的简单电路

图1所示的电路,利用脉冲频率调制(PFM)结构从-5V电源产生+3.3V输出,不需要任何外部变压器。当有一个稳定的-5V电源,并且不要求隔离时,这是一个非常实用的电路。开关模式调节器(IC1)采用传统的升压电路配置,工作在非自举模式。利用相关IC可以实现+5V到+8.3V的转换,但是,图1所示连接(GND和AGND连接到-5V,V+连接到系统地)使电路产生了一个相对于系统地的3.3V输出。转换效率在1A负载下可以达到90%,对于小于10mA的轻负载,效率可以达到84%(图2)。图3示出输出电压(由外部电阻设定)与负载电流的关系曲线。对于3.3V输出,当负载电流小于500m…     

基于概率鲁棒及密勒补偿的LDO设计

基于概率鲁棒理论及密勒补偿架构,通过对内外环路进行稳定性分析获得元件参数,设计了一种输出电压为3.3V、最大输出电流为100mA的低压差线性稳压器。利用Spectre进行了电路仿真,并基于CSMC 0.35μm标准CMOS工艺进行了电路实现。结果表明,在5V的工作电压下,当负载电流跳变时,该低压差线性稳压器的调整时间在6ms内,输出电压变化小于150mV,线性调整率和负载调整率分别为0.16%和0.32%。     

利用外部晶体管降低线性稳压器压差

对于线性稳压电路,压差（VIN－VOUT）是在保证稳定输出的前提下所允许的最小输入电压与输出电压之差。由于负载电流连续流过调整管,因此,较低的压差意味着更长的电池寿命。图王所示电路,利用外部晶体管构成一线性稳压电路,负载电流为100mA时,压差仅有10mV;而低压差线性稳压器输出100mA负载电流时,压差为100mV。另外,利用外部晶体管还提高了负载驱动能力,电流可达1A。图1中,将IC1的IN脚与晶体管基极连接,基极电流经内部开关场效应管、由OUT引脚流过电阻R2到地。场效应管通过控制Q1的基极电流调节输出电压VOUT,电容C2…     

一种高精度高转换效率的LED驱动电路

基于HHNEC 0.35μm 40 V BCD工艺,采用峰值电流检测模式的脉冲宽度调制方式,设计了一款能在8～42 V的输入电压范围内,-40～125℃的温度范围内正常工作的高转换效率、高输出电流精度的发光二极管(LED)驱动电路,版图面积为925.3μm×826.8μm。利用带负反馈的预稳压电路为基准源电路和线性稳压器提供稳定的工作电压,新颖求和型CMOS基准电流源提供低温漂、高精度的偏置电流,带预抑制电路的基准电压源提供高精度的参考电压,提高了输出电流的精度。仿真结果表明,在典型工艺角TT下,当输入电压为40 V,驱动9个LED,输出电流为400 mA时,该LED驱动电路转换效率为95.8%,输出电流精度为1.75%。     

本期焦点:电源及电源管理

输出500mA的LDO线性稳压器 Maxim公司的MAX1792工作电压范围为:+2.5V至+5.5V。输出电流为500mA时,压差仅130mV。高精度(±1%)输出电压可预置为1.8V、2.5V或3.3V,或通过外部分压电阻调节,可调范围1.25V至5.0V。 MAX1792内部采用PMOS晶体管,电源电流仅80μA,且不随负载变化,是电池供电产品的理想选择,适用于PDA、蜂窝电话、无绳电话、笔记本电脑等便携式产品。当输出电压超出稳压范围     

Maxim MAX17651 4V-60V 100mA超低静态电流线性稳压器解决方案

<正>Maxim公司的MAX17651是超低静态流高压线性稳压器,非常适用用在工业和电池供电的系统.器件的输入电压从4V到60V,提供高达100mA负载电流,无负载时的静态电流仅为8μA.输出电压从0.6V到58V电压范围内可调.反馈电压对温度的精度为±2%.开漏低电平的PGOOD引脚提供功率良好信号给系统,以得到输出电压的成功地控制.器件还集成使能引脚(EN),     

一种快速瞬态响应的无片外电容LDO

设计了一种快速瞬态响应的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。采用具有摆率增强作用的缓冲级电路,可以在不额外增加静态电流的同时检测输出端电压,在负载瞬间变化时增大功率器件栅极电容的充放电电流。缓冲级电路还引入了简单的负反馈技术,增加了环路的相位裕度。采用SMIC 180 nm的CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,当输入电压为1.4~5 V时,该LDO的输出电压为1.2 V,最大负载电流为300 mA; 负载电流在1 mA和300 mA间变化时,最大过冲电压为76.5 mV,响应时间仅为1.5 μs。     

一种1.2V,80mA,5μF快速瞬态响应、高稳定性LDO的设计

基于上华0.5μm工艺,设计了输入电压为1.5V,输出电压为1.2V,最大输出电流为80mA,用于DC/DC里的CMOS低压差线性稳压器(Low-dropout regulator),作为带隙基准输出端的后续模块,以达到滤波和提高参考电压精度的目的。提出了一种补偿网络,可以保证负载电流发生变化时,相位裕量不发生变化;在补偿网络的基础上添加一个感应电容能够快速跟踪极点的变化,从而保证在负载电流跳变瞬间稳定性保持不变,防止了输出电压发生振荡的情形。此外,设计了一种瞬态响应提高电路结构来改善负载瞬态响应。仿真结果表明,在tt corner下该LDO线性稳压器在负载电流为1mA和80mA时的相位裕度均为83°,环路增益为80dB,流片测试结果显示过冲电压和欠冲电压均不超过100mV。     

端接DDR DRAM的电源电路

DDR(双数据速率)DRAM应用于工作站和服务器的高速存储系统中。存储器IC采用1.8V或2.5V电源电压,并需要等于电源电压一半的基准电压(V_(REF)=V_(DD)/2)。此外,各逻辑输出端都接一只电阻器,等于并跟踪V_(REF)的终端电压V_(TT)。在保持V_(TT)=V_(REF)±O.04V的同时,必须提供源流或吸收电流。图1所示电路可为1.8V和2.5V两种存储器系统提供终端电压,并可输出高达6A的电流。