低壓IC概述

2021-01-07 電子產品世界

這篇關於低壓IC的文章討論了多種型號的低壓IC，其中包括：電壓調節器、數據轉換器、運算放大器、電流監測器、比較器、微處理器監控電路、電壓基準、模擬開關以及數據收發器。此外，本文還討論了關於省電以及低壓系統管理的相關信息。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/186979.htm引言

低壓器件大多用於對尺寸、重量、功耗要求苛刻的場合，例如：PDA、手機及其它電池供電的便攜設備。低壓器件同樣也適合交流電供電設備，因為低電壓帶來的低功耗允許設備使用更小的電源、散熱器和風扇。

Maxim的產品線涵蓋了許多低壓IC，包括：運算放大器、比較器、微處理器監控電路、接口、數據轉換器、模擬開關和復用器、電壓基準、DC-DC轉換器、數字電位器以及實時時鐘等時鐘晶片。

本文涉及上述多個模擬IC產品線的器件，能夠從根本上降低工作電流，以下討論了與低壓工作相關的問題，提供了從5V電源產生更低電壓的方案。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

Category1.8V2.5V3V3.3VµP SupervisorsMAX6326MAX6742MAX6745MAX6745A/D ConvertersMAX1122MAX1462MAX1115MAX1144Analog SwitchesMAX4695MAX4644MAX4653MAX4592Charge-Pump Voltage Converters—MAX619MAX1673MAX1730Inductor-Based, Step-Up RegulatorsMAX1687MAX1706MAX1678MAX1709Inductor-Based, Step-Down RegulatorsMAX1928MAX1928MAX1921MAX1921Comparators, FastLMX331MAX997MAX997MAX997Comparators, Low CurrentMAX9020MAX9020MAX9020MAX9020Comparators, Low OffsetMAX966MAX997MAX997MAX997D/A ConvertersMAX5522MAX5523MAX5811MAX5355Digital Pots—DS4301MAX5408MAX5408Linear RegulatorsMAX1589MAX1818MAX1589MAX1818MultiplexersMAX4638MAX4638MAX4639MAX4701Op Amps, FastMAX4291MAX410MAX4489MAX4489Op Amps, Low CurrentMAX4036MAX4036MAX4036MAX4036Op Amps, Low OffsetMAX480MAX4236AMAX4238MAX4238Real-Time ClocksDS1375DS1375DS1375DS1375ReferencesMAX6018AMAX6029MAX6029MAX6029RS-232MAX218MAX3381EMAX3322EMAX3232ERS-485—MAX3471MAX3471MAX3076EUSBMAX3453MAX3453MAX3453MAX3453
低壓工作降低功耗

將系統電源從5V降至一個更低電壓可以大大節省系統功耗。對於阻性和容性負載，所節省的功耗與電壓的平方成正比；對於恆流負載，例如基準、運算放大器，所節省的功耗與電壓成線性比例；對於恆功率負載，例如：硬碟，降低電源電壓不會節省功耗，但它要求器件工作在更低的輸入電壓。表2歸納了低壓系統與5V供電系統的功率對照。

表2. 低壓系統與5V供電系統的功率對照

Load TypePower-Savings
FormulaPower Savings Compared to 5V (%)1.8V
Operation2.5V
Operation3V
Operation3.3V
OperationResistive(1 - (V / 5)²) x 10087756456Capacitive(1 - (V / 5)²) x 10087756456Constant Current(V / 5) x 10064504034
穩壓源關於電壓調節器的一般信息

Maxim提供多種穩壓器，能夠產生低電源電壓或者將一個低壓轉換到另一低壓，其中包括：低壓差線性穩壓器、開關電容電荷泵轉換器和基於電感的開關電源。

低壓差線性穩壓器(LDO)使用簡單，要求輸入電壓高於輸出電壓，能夠提供最高4A的輸出電流。LDO具有極低噪聲，價格低於開關電源。但是，如果輸入電壓上升，這些器件會消耗更大功率(產生更多熱量)。當然，在輸入電壓和輸出電壓差別不大的場合，線性穩壓器可以提供較高效率(效率正比於VOUT/VIN)。

電荷泵能夠將一個直流電壓提升到更高水平，或對輸入電壓進行反相。它通過電容儲存能量，提供小尺寸、低成本的DC-DC轉換電路。然而，這類器件的輸出電流通常低於0.75A，僅限於低功率場合應用。

基於電感的開關調節器能夠支持低功率和大功率的DC-DC轉換，既可以升壓(boost)，也可以降壓(buck)。Maxim的boost轉換器能夠提供高達4A的輸出電流，buck轉換器可以提供高達60A的輸出電流。

低壓差線性穩壓器

線性穩壓器要求輸入電壓高於輸出電壓。所需要的輸入電壓與輸出電壓的最小差值稱為壓差。新型線性穩壓器比早期的線性穩壓器(如LM7905)具有更低壓差，因此，稱其為低壓差線性穩壓器或LDO。Maxim提供眾多類型的LDO，正壓輸出可低至0.75V (預置電壓)，也可以調節到0.5V。另外，我們還提供負壓輸出的LDO，輸出電壓範圍為-2.5V至-5V。

利用LDO實現低壓轉換既經濟又簡單，MAX1589 LDO系列產品使用簡單，提供0.75V至3.0V的預置輸出電壓，500mA滿載輸出條件下，壓差低至0.175V。MAX1818 LDO系列產品同樣提供0.75V至3.0V的預置輸出電壓，輸出電流可達500mA，輸出電壓可以調節到最低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預置輸出電壓；MAX1818 500mA LDO提供1.5V、1.8V、2.0V、2.5V、3.0V和5.0V預置輸出電壓，可調節輸出電壓範圍為1.25V至5V。

MAX8510 LDO系列產品集成了便攜設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可以提供多種預置輸出電壓，輸出範圍為1.5V至4.5V；MAX8512的輸出電壓可以通過外部電阻調節。

電荷泵電壓轉換器

對於低電流應用，將3V電壓轉換到5V輸出最簡單的方案是基於電容的電荷泵(圖2)。工業標準的7660和大多數其它型號的電荷泵不能提供穩壓輸出VOUT，而MAX619內置模擬基準和誤差放大器，該誤差放大器輸出控制一組連接至外部電容的內部開關。開關電容網絡可以實現VIN的倍壓或三倍壓，MAX619通過切換不同的工作模式，最終獲得穩定的輸出電壓。以下電路能夠在2V至3.6V輸入下產生5V ±4%的輸出電壓，電流可達20mA。對於3.0V至3.6V輸入，輸出電流可以達到50mA。


圖2. 僅佔用不到0.1in²的電路板尺寸，MAX619穩壓型電荷泵轉換器能夠從2V至3.6V輸入產生5V ±4%輸出，電流可達20mA；3V至3.6V輸入時，電流可達50mA。

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

處理雙極性信號的系統通常需要一路負壓供電，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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