你不知道的电源管理用稳压器.doc
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1、你不知道的电源管理用稳压器随着笔记本电脑和电话体积变小,重量减轻,便携式电子产品越来越受欢迎。这加强了系统设计者的重点,即减小电子设备的尺寸和重量,特别是电源电路。诸如电路板空间,系统成本,元件数量,可用性和电池寿命等考虑因素变得越来越重要。事实上,电池寿命已经成为便携式设备的一个主要销售特征,因为用户可以预期今天的系统运行时间比两年前购买的系统长得多。在众多应用策略中实现成本节约,提高效率和减小尺寸是最重要的。使用最新的低压差稳压器(LDO)或快速开关稳压器降低了这些电源的能量损耗,为系统的其余部分运行留下了更多的能量。新的电池技术也可以达到同样的目的,既可以在不降低容量的情况下减小尺寸,也
2、可以在保持相同尺寸(和重量)的同时提高容量。待机(或睡眠)模式有意义,特别是当本地发生电源转换时,靠近相应的负载。因此,系统可以关闭未使用的部分,例如笔记本电脑中的硬盘驱动器或手机中的发射器。较新的调节器使设计人员可以减小尺寸和总体成本整个系统解决方案,因为他们也可以使用更小,更便宜的外部元件,如电容器和电感器。简单的线性稳压器已经存在很长时间了;但是虽然它们的成本很低,但它们的压差电压 - 传输晶体管上的最小压降 - 相对较高,通常在1.5和3 V之间。低压差稳压器(LDO)的发展,压差低至0.1 V / 0.4 V / 100 mA负载电流 - 使稳压器的功耗降低约90 - 是一项重大改进
3、。除了比上述简单调节器的情况更低的耗散之外,可以使用更低电压的电池,或者在需要更换或再充电之前电池可以放电到更低的电压。这意味着更长的运营时间。ADI公司的低压差稳压器包括:通用ADM66x系列和ADP3367,其压差电压范围为1 V至100 mV / 100 mA。新一代高性能,0.5 - 精度 anyCAP LDO稳压器,ADP3300,ADP3301和ADP3303适用于50,100和250 mA满量程输出,每100 mA的压差水平为100或200 mV。ADP3301的双100 mA版ADP3302具有相同的0.5精度和低120- mV压差水平。传统的LDO需要一个体积庞大,价格昂贵的
4、10F负载电容,并具有精心选择的等效串联电阻(ESR); ADP330x系列可以使用多种电容器类型和数值 - 典型示例可能是0.47F,低成本的多层陶瓷电容器。这项重要技术已获得专利,并已标记为“anyCAP ”。LDO比传统线性稳压器更有效,并扩展了电池的有用工作电压,但是电压降浪费宝贵的电力 W =( V IN - V OUT ) I L 。所有线性稳压器都需要比输出电压更高的输入电压;它们只能调节到所需的值,永远不会提升到它。因此,为了提高效率,并使输出电压超过输入电压或变为负值的灵活性,设计人员必须转向开关模式或开关电容调节器或转换器。通过消除功耗传输晶体管,开关模式稳压器电路见侧栏的
5、效率可达90甚至更多。因此,更多的电池能量进入动力设备,导致操作时间增加。然而,在获得高效率时,开关模式调节器也带来一些挑战。例如,对磁性元件的需求增加了电源的整体尺寸和重量,这两者在便携式设备设计中都是至关重要的。它还增加了系统成本。为了最大限度地减少这些问题,在某些情况下,开关频率会被推高至1 MHz,以减小电感器和电容器的尺寸。然而,开关稳压器还有另一个问题:在脉冲频率调制(PFM)或脉冲宽度调制(PWM) 1 模式下工作,会产生输入和输出纹波和电噪声(电磁干扰或EMI)当电流切换时。 2 因此,根据应用,开关模式稳压器可能需要滤波器来平滑输出纹波和/或屏蔽以抑制EMI。然而,开关模式稳
6、压器的更高效率使其在笔记本电脑等应用中广受欢迎。ADI公司推出的其中一款开关稳压器是ADP3000(见边栏)。它可以在升压,降压和逆变器模式下工作。在 boost 模式下,它接受2 V至12 V的输入电压,在降压模式下,输入电压最高可达30 V.固定电压为3.3 V,5 V和提供12 V电压,可调节输出。几个关键特性使该器件非常适合便携式电池供电应用。例如,它在静止或待机模式下仅消耗500A。 400kHz的开关频率意味着只需要一个小的外部电感。在大多数情况下,可用的最小尺寸电感(对于1A峰值电流为2.2H至15H)就足够了。其他主要特性是低输出电压纹波 3 - 在3.3V输出可调电流限制下小
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