专用于便携设备电源管理的超小型降压转换器

出处：duzhh 发布于：2007-05-25 17:32:59

主要功能特色

以一枚锂电池操作的应用
可利用管脚设定输出电压
具同步整流功能以提高效率
采用小型陶瓷电容器
采用超小型 micro SMD-10 封装

虽然市场上有许多不同的降压转换器，但由于封装太大及度不足，绝大部分无法符合便携式设备制造商的要求。美国国家半导体为满足这方面的市场需求，近推出一系列封装更小巧、性能更高及功能更齐备的降压转换器，其中包括 LM2608、LM2612、LM2614 及 LM2618。这系列芯片采用 micro SMD-10 封装，面积只有 2.25 mm x 2.504 mm，高度为 0.6 mm。这系列产品比其他厂商的只采用 SOT-23 封装产品更为小巧。美国国家半导体的 micro SMD 封装是业内巧的封装。这种封装采用创新技术，使其管芯可导入封装使用。这种封装的热电阻 (qJA) 为 140 /W，比 SOT-23 封装的 250 度/W 热电阻更为优越。由于卓越的导热特性，使其芯片可更快散热，有助提高效率。micro SMD 封装仅占用较少电路板空间，而且外形小巧，是理想的封装。

降压转换器芯片	输出电压	模式	同步脉冲频率调制 (PFM)	输出电流
LM2608-1.3	1.3 伏 (V)、1.5 伏	脉冲宽度调制 (PWM) / 低压降 (LDO)		400 mA/3 mA
LM2608-1.8	1.5 伏、1.8 伏	脉冲宽度调制 / 低压降		400 mA/3 mA
LM2612 BL/TL	1.05 伏、1.3 伏、1.5 伏、1.8 伏	脉冲宽度调制 / 脉冲频率调制 (PFM)		400 mA/100 mA
LM2614	1.0 伏至 3.6 伏 (可调整)	脉冲宽度调制 / 脉冲频率调制		400 mA/100 mA
LM2618	1.8 伏、1.83 伏、1.87 伏、1.92 伏	脉冲宽度调制 / 脉冲频率调制	√	400 mA/100 mA

美国国家半导体的降压转换器系列适用于数字应用方案如移动电话基带处理器、射频功率放大器及 PC 卡等。这系列芯片可提供 2.8 伏至 5.5 伏的输入电压，以一枚锂电池便可操作，并利用管脚设定操作模式，其输出电压的度达 1% 至 2%，而且纹波极低 (采用脉冲宽度调制模式时，纹波一般只有 5 mV)。图表 1 列出几款适用于便携式设备电源管理方案的降压转换器。

旧式移动电话都以电池直接驱动功率放大器，因此效率较低。我们只要因应所需的传输功率，调整射频功率放大器的供电电压，便可改善传输效率以及延长电池使用寿命。图 1 是一款用以驱动射频功率放大器的典型应用电路，其中便采用了 LM2614 芯片。LM2614 芯片的输出电压可在 1 伏至 3.6 伏的范围内随时加以灵活调整，确实的输出电压由基带处理器发出数字/模拟转换器信号控制。这款芯片的内置功能包括为输出电压至输出电压的转换级提供不超过 30 ms 的快速输出转换率 (slew rate)、占空度可高达 100% (以便充分利用电池的可用电压范围)、以及高效率 (参看图 2)。LM2614 芯片也可提供固定的输出电压。

图 1：LM2614 的典型应用电路

图 2：LM2614 的高效率曲线

图 3 为 LM2618 的典型应用电路，而图 4 则显示这款芯片采用脉冲频率调制 (PFM) 模式进行整流时的典型效率曲线。美国国家半导体即将推出可输出更低电压的降压转换器以供选择。LM2608/12/18 三款芯片都内含数字模拟转换器，只需将逻辑信号输入 VID 管脚，便可设定输出电压，因此无需装设回馈电阻分压器，确保脉冲频率调制模式的输出电压纹波可以保持在较低的水平，也确保电压可以灵活转变，而这正是智能型电源管理系统需要具备的重要功能特色。此外，这三款芯片还有其他的内置功能，其中包括内部补偿、低停机电流 (典型值为 0.02mA)、频率同步、电流限幅保护、过热停机保护、内部软启动以及输出电压过高保护。

此外，系统控制器可透过管脚选择脉冲宽度调制 (PWM)、脉冲频率调制 (PFM) 及低压降 (LDO) 等操作模式，以延长电池寿命及减低噪音干扰。这个可以主动选择操作模式的设计使系统设计工程师可以直接干预模式转换的过程，在设计上比按照负载电流大小自动转换模式更优越，因为自动转换模式可能会干扰系统的操作模式。

这三款芯片对振荡器频率有严格容差限制，而转换峰值电流限幅的容差极小，例如 LM2608 的容差为 15%，而 LM261x 系列的容差为 20%。这设计可改善电磁兼容性，使系统可以采用较小的电感器。若负载电流较高时，可提供内部同步整流以及采用低导通状态电阻 (RDSON) 金属氧化半导体场效晶体管 (MOSFET) 及脉冲宽度调制 (PWM) 操作模式才可维持高效率操作。其静态电流低至 180mA，因而低功率的脉冲频率调制模式可确保在极微弱的负载电流下转换效率也可维持在较高的水平。低压降 (LDO) 模式可确保系统进入待机状态时能随时启动，以便恢复操作，而进入待机状态后系统只耗用 20mA 的电流。这些转换器芯片采用较小型的陶瓷电容器，这是其重要功能特色。LM2612/18 只需外加三颗小型表面贴装的外部元件为其提供支持。