ULDO在上網(wǎng)本電源中的應(yīng)用

    未來的4C產(chǎn)品標(biāo)榜低價(jià)、輕薄且具備移動(dòng)上網(wǎng)功能，因此其電源設(shè)計(jì)方案必須擺脫傳統(tǒng)的限制。這些限制包括外部零件和線路煩瑣復(fù)雜，較高的輸出噪音和待機(jī)功耗，以及不夠平易近人的BOM成本等。
    為此，亞瑟萊特科技特別針對(duì)上網(wǎng)本(netbook)應(yīng)用推出極具簡(jiǎn)化外圍組件的電源IC和超低壓差的1A-7A ULDO(超低壓差線性穩(wěn)壓器)AX661x系列和DC/DC同步降壓轉(zhuǎn)換器AX312x，以使產(chǎn)品能達(dá)到輕巧與省電的要求，并據(jù)此來提供基于Intel ATOM和VIA NANO平臺(tái)配置電源所需的各種低電壓轉(zhuǎn)換要求的穩(wěn)定供電方案，比如在IIC2009深圳站上就展示了一款基于VIA處理器的上網(wǎng)本電源方案。它們包括1.5V轉(zhuǎn)1.2V穩(wěn)定供給藍(lán)牙或無線電源模塊所需的1A-2A電源管理方案或1.8V/1.5V轉(zhuǎn)1.1V供給集成的Chipset PCH (Platform Controller Hub)的1A-7A動(dòng)態(tài)電源，可將外部所需要的組件減到最少，并且具備比傳統(tǒng)開關(guān)穩(wěn)壓器低得多的紋波噪聲。
    亞瑟萊特的電源IC產(chǎn)品線已具備讓上網(wǎng)本客戶實(shí)現(xiàn)一站式采購(gòu)。如圖1所示，亞瑟萊特針對(duì)上網(wǎng)本電源或其它模擬單元的total solution還提供：直流風(fēng)扇控制單元AX993/995，USB2.0/USB3.0保護(hù)開關(guān)元件AX8201，DDR2/DDR3供電方案AX1250/1251/1252，霍爾開關(guān)AX8101以及預(yù)計(jì)09年Q4量產(chǎn)的高集成度PMU－AX3201。

ULDO的特性
    LDO是一種用途極為廣泛的IC，它的優(yōu)點(diǎn)有：電路架構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出紋波很低、外部組件少而簡(jiǎn)單等。一般的LDO架構(gòu)為：一個(gè)誤差放大器（Error Amplifier）驅(qū)動(dòng)一個(gè)P型MOSFET，利用回饋到參考電壓做比較，使輸出保持在正確的電壓。但是當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需求的是超低壓差、低輸出電壓（0.8-1.8V）、高輸出電流時(shí)，用傳統(tǒng)單電源、P-MOSFET的架構(gòu)來設(shè)計(jì)LDO就變得相當(dāng)困難。因此，亞瑟萊特的AX661x系列ULDO采用N型MOSFET來當(dāng)驅(qū)動(dòng)器，以相同大小的驅(qū)動(dòng)器來說，N-MOSFET的驅(qū)動(dòng)特性一般來說是優(yōu)于P型MOSFET。但在低輸入電壓時(shí)，N-MOSFET的驅(qū)動(dòng)特性又顯不足，且可能不適合整個(gè)IC的工作電壓。為此，亞瑟萊特設(shè)計(jì)了另一組電源輸入用以提供IC穩(wěn)定的工作電壓，并且大大提升N-MOSFET的驅(qū)動(dòng)能力。藉此方法獲得低電壓輸入轉(zhuǎn)換低電壓輸出并且能驅(qū)動(dòng)大負(fù)載電流。

圖1：AXElite提供基于Intel ATOM平臺(tái)的電源方案。

為何在上網(wǎng)本電源上采用ULDO? 
    AX661x系列為具備大電流、極低壓差、低紋波且兼具極低待機(jī)功耗(30?A以下)的線性電壓轉(zhuǎn)換器，輸入電壓最低可由1.1V到最高5伏特，輸出電壓可以依需要調(diào)整最低0.8伏特到最高3.3伏特，主要應(yīng)用于低電壓輸入輸出的應(yīng)用。
    AX661x提供高抗噪聲功能(其PSRR達(dá)-65dB)及穩(wěn)定的工作電壓，具備快速的輸出電壓瞬時(shí)響應(yīng)，而且提供Power-OK輸出功能，方便提供電源偵測(cè)，輸出電容可適用于固態(tài)電容(AL/Tantalum-Cap.)及多層陶瓷電容，其內(nèi)部具有完整的系統(tǒng)保護(hù)功能包括軟啟動(dòng)(Soft-Start) 、欠壓鎖定(UVLO) 、短路保護(hù)(SCP) 、過溫保護(hù)(OTP)及過電流保護(hù)(OCP)功能而無需使用外部多余組件，使電路設(shè)計(jì)得到了極大的簡(jiǎn)化。AX661x采用底部無遮蔽墊的SOP-8LEP無鉛封裝，具有散熱片將熱傳導(dǎo)至印刷電路板上以大幅降低組件表面溫度，因此非常符合移動(dòng)上網(wǎng)應(yīng)用的低功耗需求。

圖2：AX661x系列IC的功能原理圖。

    圖2所示是AX661x產(chǎn)品的原理圖。該系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)皆采用雙電源架構(gòu)來設(shè)計(jì)，電源VIN為用作輸出轉(zhuǎn)換來源，VCNTL為內(nèi)部電路所使用的電源。再搭配使用N-MOSFET驅(qū)動(dòng)，AX661x參考電位設(shè)計(jì)在0.8伏特，因此最低的可輸出電壓可達(dá)0.8伏特。它的輸出電壓具有1毫秒的軟啟動(dòng)時(shí)間，可大幅降低開機(jī)時(shí)的突波電流。輸入電壓VIN、VCNTL皆具有過低電壓偵測(cè)功能，當(dāng)輸入電壓過低時(shí)會(huì)停止輸出，可避免IC端與后方系統(tǒng)端的功能誤動(dòng)作。此外，為了確保后端系統(tǒng)所得電壓正確無誤，其具有POWER-OK腳位，用以提供后端系統(tǒng)警示。本身IC內(nèi)部具備90歐姆的放電電阻，在輸出關(guān)閉時(shí)會(huì)啟用，具有自我快速放電功能。過電流保護(hù)電路，會(huì)在電流超過安全范圍時(shí)予以限制。若當(dāng)輸出處于短路狀態(tài)時(shí)，另將啟動(dòng)輸出周期性開啟機(jī)制，不讓輸出電流持續(xù)處于高壓差且限電流值的狀態(tài)（因?yàn)榇藭r(shí)的發(fā)熱功率最大）直到短路狀態(tài)被解除。在持續(xù)重載或大跨壓下，熱量會(huì)持續(xù)累積，溫度會(huì)上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高溫容許值時(shí)，會(huì)啟動(dòng)過溫保護(hù)功能，此時(shí)會(huì)關(guān)閉輸出，以避免IC燒毀，直到溫度回到回復(fù)點(diǎn)，此時(shí)輸出將會(huì)被重啟。
    此外，亞瑟萊特也已在今年推出比AX661x系列擁有更高耐電壓(達(dá)到24V額定電壓)并且保有大電流輸出的AX1201-AX1204系列ULDO方案，其高耐壓的特性非常適合移動(dòng)上網(wǎng)應(yīng)用的5V或12V低失真電源需求。

作者：王福基　亞瑟萊特科技　策略行銷經(jīng)理   來源：電子工程專輯 ■