超低压差线性稳压器的拓扑架构及应用趋势

超低压差线性稳压器的拓扑架构及应用趋势

近年来，低压差稳压器(LDO)在各类电子设备，尤其是对电能有苛刻需求的消费类电子中，得到了广泛的应用。但随着更低压差应用需求的发展，由于LDO拓扑架构的限制，越来越难以满足应用的需求。于是，基于新型拓扑架构的超低压差稳压器(ULDO)应运而生。

ULDO与LDO的差异

LDO是一种用途极为广泛的集成电路(IC)，它的优点有：电路架构简单、输出纹涟波很低、外部组件很少且简单等等。一般的LDO架构为：一个误差放大器驱动一个P型MOSFET，利用回授电位与参考电位做比较，使输出保持在正确的电压。但是当系统中需求的是超低压差、低输出电压(0.8~1.8V)、高输出电流时，用传统单电源、P-MOSFET的架构来设计LDO就变得相当困难了。因此AX6610-6615超低压差稳压器系列产品采用N-MOSFET来当驱动器，以相同大小的驱动器来说，N-MOSFET的驱动特性一般来说是优于P-MOSFET的。但在低输入电压时，N-MOSFET的驱动特性又显不足，且可能不适合整个IC的工作电压。为此，采用了另一组电源输入来提供IC稳定的工作电压，并且大大提升N-MOSFET之驱动能力。藉此方法达成低电压输入转换低电压输出并且能驱动大负载电流。

ULDO的特性和拓扑架构

AX6610-6615系列ULDO产品设计皆采用双电源之架构来设计，电源VIN为输出转换的来源，电源VCNTL为内部电路所用电源。再搭配使用N-MOSFET作为驱动器。AX6610-6615的参考电位设计在0.8伏特，因此最低的可输出电压可达0.8伏特。其输出电压软启动时间仅有1毫秒，可大幅降低开机时的电流浪涌。输入电压VIN、VCNTL皆具有过低电压监测功能，当输入电压过低时会停止输出，可避免本身IC端与后方系统端的功能误动作。此外，为了确保后端系统所得到的电压正确无误，本产品具有POWER-OK引脚，用以提供后端系统告警之用。本身IC内部具备一90欧的放电电阻，在输出关闭时会启用，具有自我快速放电功能。过电流保护电路，会在电流超过安全范围时予以限制。若当输出处于短路状态时，还将启动输出周期性开启机制，不让输出电流持续处于高压差且限制电流值的状态(因为此时之发热功率为最大)直到短路状态被解除。在持续重载或大跨压下，热量会持续累积，温度会上升，当到达最高温度容许值时，会启动过温保护功能，此时会关闭输出，以避免IC烧毁，直到温度恢复到回复点，此时输出将会被重启。此外在线性稳定度、负载稳定度与电源抑制比等指标上(PSRR)，AX6610-6615亦有相当优异的表现。

图1：AX661x 系列ULDO芯片架构方框图。