ni电源管理基础知识介绍

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1、1,电源管理,2,内容提要,电源管理概述 低压降稳压器 降压转换器 Simple Switchers 总结,3,选择向导,4,什么是电源管理？,5,美国国家半导体电源产品,6,低压降转换器,7,更低的压降电压: 更长的电池寿命, 更有效率的操作,压降电压.,8,线性稳压器路标,LP398x 系列,LP399x 系列,自Q4CY00,自Q2CY02,自2HCY03,LP298x 系列,自1990,9,第 2 代线性稳压器- 路标,数字负载 快速负载/线性瞬态响应 低输出电压 快速开机/关机,射频/模拟负载 低嘈音 良好的电源抑制比 良好的压降 快速开机/关机,50mA，微型 SMD-4 LLP6

2、-SOT23,样品: 现已提供 生产: Q4CY03,80mA，低 Iq，VOUT 最小值为1.5V，LLP4-SC70，SOT23,样品:现已提供 生产: Q1CY04,25mA，SOT23，低 Iq,生产: 现已生产,300mA，1F， LLP6-SOT23,样品:现已提供 生产: Q1/2CY04,150mA，0.47F 4引脚微型 SMD/LLP-SOT23,样品: 现已提供 生产: Q1/2CY04,改进了LP3985. 输出引脚上有源下拉,生产: 现已生产,LP3995 但输出 引脚上没有有源下拉,生产: Q1CY04,250mA, 快速负栽 / 线性瞬态 , MMSOP8,样品:

3、 Sept03 生产: Q1CY04,10,数字 LDO 系列- 特点包括: 超低工作电压 快速瞬态响应 打开/关闭速度极快 低压降调节 Cin / Cout 要求低,射频/模拟 LDO 系列- 特点包括: Cin / Cout 要求低 业界最佳的低嘈音 极高的PSRR 低压降调节 打开/关闭速度极快,通用线性稳压器,第 2 代线性稳压器,11,磁性开关稳压器,12,开关稳压器的通用拓朴技术,13,应用于手机产品的新型磁性 降压转换器,14,便携式开关降压型稳压器,两种应用: 针对数字处理器 整个负载范围内的高效率 低输出电压 有效的瞬态反应 最小的元件 针对 RF 功率放大器 针对低输出电压

4、的优化的效率 高功率的旁路开关 快速的上升/下降时间 最小的元件,15,系统中的降压稳压器,PS,PS,PS,PS,PS,PS,PS,PS,Battery,Charger,Power distribution: Vg = 2.8-5.5 V,1.5 V,1-3.6 V,2.5 V,2.5 V,2.5 V,2.5 V,2.7-5.5 V,3.6 V,Buck SMPS regulators,降压稳压器通常作为基带数字核心和RF功率放大器的开关模式电源供应,16,第一代磁性同步降压稳压器系列,高性能 ABCD150 核心,400mA,可变输出电压, PWM/PFM, MicroSMD10封装,50

5、0mA, 可变输出电压, PWM/PFM 模式, MicroSMD10封装,400mA,PWM/PFM 模式, 引脚可选择过电压保护MicroSMD10封装,400mA,PWM/线性模式, 可编程/引脚可选择过电压保护 MicroSMD10封装,* = 为数字处理器 + = 为RF PA,17,LM3670: 针对数字处理器的高效 的降压型稳压器,完全集成的稳压器, 采用SOT23-5的封装, 带预设输出电压或可调节电压,能提供直至350mA的电流 应用 以锂电池或固定3.3V/5V轨供电的数字处理器核心 可供性: 产品开发中 生产: Q2 04,自动 PWM/PFM 模式转换 PFM 提高了

6、待机的效率 (85% - 95% 自 500uA-600mA) 自动模式动态地选择模式以优化效率,18,LM3671: 针对数字处理器的高效 的降压型稳压器,Vout up to 600mA,1,2,5,4,3,V,IN,SW,EN,GND,L,2.2uH,C,OUT,10uF,C,IN,10uF,LM3671,V,IN,2.5V to 5.5V,FB,生产: 04年7月,19,LM3671: 针对数字处理器的高效 的降压型稳压器,20,Daphne: 高效率的无需电感的降压型稳压器,完全集成的稳压器, 采用LLP封装, 提供 200mA 带可选择引脚输出电压和低电压LDO模式 应用: 数字处

7、理器核心, 以锂电池或固定的 3.3V/5V 轨供电 可供性: 开发中 生产: 04年5月 另请查阅: LM2799: 150mA 开关电容稳压器,动态电压控制 为处理需求提供足够的电源 提高待机效率 为输出电流 10mA的电流提供低瞬态电流的LDO 模式 提供准确的输出电压,21,LM2642 特点,2个同步降压稳压器 180 异相运行 4.5V 至 30V 输入范围 电源状况良好指示 通道1 37A 关机电流 可调整输出自 1.3V 至 13.5V 线性和负载调整误差为0.04% (典型值) 电流模式控制带或不带感应电阻 简单的独立启用/软开机管脚,22,LM2642特点( 续 ),可配置

8、的上电顺序 可配置的单个并联输出, 可调整的周期电流限制 输入低电压锁定 输出过电压闭锁保护 输出带延迟的低电压保护 热关机 调节器关闭时输出电容自放电,23,LM2642 应用,24,LM2728 特点,输入电压范围自 5.5V 至 28V 同步的双通道交替开启 强制的PWM 或 跳频模式 低侧的低损耗 FET 电流感应 自适应占空比箝位 高电流 N通道 FET 驱动器 低停机供电电流 参考电压的精度为 1.5% 输出电压可调整低至 0.6V 电源状态标志和芯片启用 低电压锁定 过电压/低电压保护 软启动和软关机 开关频率可调整范围 200kHz-500kHz,25,LM2728 应用电路,

9、26,LM2645 双相四线稳压器,4.5V 至 30V 输入范围 两个同步开关稳压控制器 两个通道以180度异相运行 减少了电流纹波 Cin 3.3V 线性稳压器 / 可调的 LDO 驱动器输出 200kHz/300kHz 开关频率 电流模式控制带或不带感应电阻,27,完整的电源供应,12-16V输入 主要输出 3.3V5A 和 5V 5A 要求其他低电流供电 典型的以LDO 稳压器和SimpleSwitcher 稳压器达成 成本和效率是优先考虑因素 这可以应用在那里? 机顶盒 工业计算机,28,完整的电源供应,+,3.3V,+12V IN,LM2645,Q1, Q2, Q3, Q4: 30

10、V/12.5m,W,10uH,N=1:2,C15,4.7uF,C16,10uF,R10,4.7,W,C17,10uF,5V,5A,3.3V 5A,LDO: 12v,29,LM3485 开关控制器,LM3485: 磁滞的 PFET 降压控制器 特点 易用的控制方法 无需补偿 消除了对控制环稳定性的考虑! 4.5V 至 35V 输入范围 1.24V 至 VIN 可调整的输入范围 100% 占空比能力 capable 电流限制保护,低成本 解决方案!,30,LM2727/LM2737 N通道 FET 同步降压稳压控制器,特点 输入电压范围自 2.2V 至 16V 输出低电压和过电压闭锁 (仅对LM2

11、727) 输出电压可调整低至 0.6V 电源状态标记和输出启用 电流限制不带感应电阻 软启动 开关频率自 50 kHz 至 2 MHz 小型塑料 TSSOP-14 封装,应用 机顶盒 为DDR RAM提供 VDDQ 2.5V的核心电压,31,Simple switcher,32,基本区别,LDO (线性 / 低压降稳压器) 降压型 容易使用 低嘈音 开关电容 (充电棒) 固定的多个Vout/Vin比率 2x, 1.5x, 0.5x, 反向 无稳压, 仅有低电流 开关稳压器 使用感应器, FETs/二极管来传送和储存能量 可以履行任何电源管理功能,33,高电压 SimpleSwitcher 降压

12、稳压器,0.5 Amp,第一代 52 kHz 88% 峰值效率,1.0 Amp,2.0 Amp,第二代 150 kHz 90% 峰值效率,强化特点设定,标准特点设定,3.0 Amp,标准设定特点包括: 热停机, 电流限制保护, 停机引脚. 强化设定特点包括: 误差标记, 误差输出延迟, 关机/软启动, 热停机, 电流限制保护.,TO220 TO263,标准特点设定,强化特点设定,34,0.5A, 1.0A & 1.5A SimpleSwitcher 降压稳压器,0.5 Amp,第二代 150 kHz 90% 峰值效率,1.0 Amp,1.5 Amp,第三代 260 kHz 96% 峰值效率,L

13、M2594,LM2595,标准设定特点包括: 热停机, 电流限制保护, 关机. 强化设定特点包括: 关机/软启动, 热停机, 电流限制保护 和 1误差标记, 误差输出延迟. 2频率同步 (260-400kHz). 3频率同步 (500kHz-1MHz).,LM2598,LM2597,LM2675,LM2674,LM2672,LM2671,标准特点设定,标准特点设定,强化特点设定1,强化特点设定2,强化特点设定3,35,3.0A 和 5.0A SimpleSwitcher 降压稳压器,3.0 Amp,第二代 150 kHz 90% 效率,5.0 Amp,第三代 260 kHz 96% 效率,LM

14、2596,标准设定特点包括: 热停机, 电流限制保护, 关机. 强化设定特点包括: 热停机, 电流限制保护和 1 误差标记, 误差输出延迟. 2 频率同步, 关机. 3可编程电流设置, 软启动.,LM2599,LM2678,LM2676,LM2677,LM2670,LM2673,LM2679,标准特点设定,标准特点设定,强化特点设定1,强化特点设定2,强化特点设定3,36,电压升压型,37,LM2698 升压稳压器,LM2698 SimpleSwitcherTM升压稳压器,600KHz/1.3MHz PWM频率 外部补偿 MSOP-8封装,竞争: LT1949 和 MAX1790,Vin 2 - 12V,Vout 18V,38,其他拓扑结构,39,反相稳压器,5V,- 5V 350mA,竞争情况: LT1611 & LT1931 美国国家半导体优势: 成本,开关电容 输入电压负值或输入电压2X负值 仅用于低电流-无调整 LM2611 专门设计用于反相-Cuk拓扑 1.4 MHz高达350mA输出,40,SEPIC拓扑,Used when Vin straddles Vout,Vin = 2.5 - 5V,Vout = 3.3V,41,