8 МГц, скорость перестройки технология коммутации

В последние годы, DC/DC, переключение регулятор между рабочий диапазон частот от 20 кГц до несколько МГц. Хотя бояться высоких переключения частоты общей цели в отрасли, но инженеры может привести к эффективности резко сократились. Недавно запустил первый в отрасли частотой до 8 МГц имеет низкий отсева режим Линейный стабилизатор (LDO) легкой нагрузкой регулятора бак. По сравнению с регулятором и рабочей частотой 1 МГц, решение индуктора тома вниз более чем на 90%, при сохранении отличную общую эффективность преобразования.

DC/DC переключения регулятор является эффективным средством для преобразования между двумя напряжение постоянного тока. К примеру, напряжение разряда между 4.2 ~ 2.7V изменяется от литий ионных батарей, DC/DC переключения стабилизатор 1,8 в для преобразования его в стабильного напряжения, мощности для микропроцессора. При сохранении эффективности преобразования выше, чем на 90%. Это очень важно, особенно в цепи батареи.

Линейный регулятор, как переключение регулятор для сокращения и отрегулировать размер входного напряжения, но менее эффективным.Линейный стабилизатор эффективность определяется как соотношение входного и выходного напряжения. К примеру после 4.2V входного линейный стабилизатор напряжения, выходное напряжение 1,8 в, эффективность преобразования линейного регулятора только 43%.Несмотря на нижней эффективность линейный стабилизатор, но теперь телефон все еще находится в 10 ~ 25, эти неэффективных линейный стабилизатор используется для достижения DC/DC преобразователей.Это связано с различными переключения регулятора и линейный стабилизатор, им не нужно обычно большие индуктора преобразования напряжения (см. Рисунок 1).

С годами, переключения регулятор, рабочий диапазон частот от 20 кГц до несколько МГц. Переключение регулятор громкости индуктора пропорциональна частоту. Обычно используется регулятор давления 500 кГц рабочей частоты является диапазон 10uH катушки индуктивности; 1 МГц регулятор давления обычно Индукторы с использованием 4.7uH и 2 МГц бак регулятор 2.2uH индуктора обычно используется. Катушки устойчивого снабжения 500mA текущего малого форм фактор 4.7uH индуктивности, обычно размером следа как стороне для 3 ~ 4 мм квадрат и 1,8 мм или выше. Наряду с типичной переключения размер пакета регулятор IC (например, 3x3x0.85mm) и линейный стабилизатор 500mA (Micrel MIC5319 компактный размер 2x2x0.85mm (программа чем типичные решения размер малого одной пятой)) по сравнению с много.

Чувствительных приложений пространства для удовлетворения растущих потребностей небольших индуктора, ведущий поставщик аналоговой IC обеспечивает ВЧ-понижающие регулятора. TI в 2004 году компания представила устройство частоты 3 МГц; затем, спринтер технологии и Максим в прошлом году компания представила устройство частотой 4 МГц. При переключении частоты в диапазоне между 3-4 МГц, величины индуктивности вплоть до 1uH, так что объем индуктора будет уменьшена соответственно вокруг 3x3x1.2mm. Как сейчас и я хочу найти 1uH индуктивности значения гораздо менее 1 мм и высота небольшая таблица прикрепленными индуктивности невозможна.

В 2006 году Micrel компании, предоставляя в отрасли первые 8 МГц бак регулятор, значение минимального значения 1uH индуктивности рекорды. Характеристики решения будет иметь значение индуктивность 0.47uH, том только для мелких чип Индукторы 1.25x2x0.55mm. По сравнению с решением 1 МГц, регулятор громкости индуктора уменьшает 95% (см. Рисунок 2). Как показано на рисунке 2, Индукторы это в первый раз меньше чем переключения регулятор IC сам пакет.

Решение ранее скорость-8 МГц DC/DC переключения регулятор считается недоступным, потому что мощности питания дизайнеров беспокоиться, как частота увеличивается эффективность будет сократить соответственно. Переключение регулирующий орган, состоящий из потерянной производительности потери проводимости и коммутационных потерь. Потери проводимости, предоставляя текущих и импеданс эффекты мощности полевых транзистора, который не под влиянием частоты; переключение потери, включая ворота диск и тела диод проводимости потери, вызванные, каждый раз, когда выключатель питания занимает фиксированное количество энергии. Таким образом включение кнопкой питания каждый количество секунд, больше значение изменяется в зависимости от частоты эти потери которых потребляются элементы, тем больше сила.

Переключения регулятор регулировкой выходного напряжения DC/DC и линейный стабилизатор типичные схемы

С увеличением переключения частоты, объем раствора и сравнение высоты

Чтобы избежать 8 МГц бак регулятор производительности сказывается на частоту переключения потери влияния, Micrel компании с использованием высокоскоростной технологии BiCMOS для решения эффективность патентных вопросов. Состояние техники в более высоких частотах можно даже сделать меньше энергии переключения. Рисунок 3 2 МГц бак регулятор (MIC2205) и 8 МГц бак регулятор (MIC2285) сравнение эффективности. Оба изделия имеют тот же дизайн ядра, их главное отличие является работа различных частот. Как показано на рисунке, более часто и не приведет к значительно снизить эффективность.

И 2 МГц эффективности разница когда нагрузка

Шум производительность и свет нагрузки эффективность

Высокая частота фиксированной главное преимущество заключается в его частоты легко могут быть отфильтрованы, потому что фильтрующий элемент становится очень маленькие. Кроме того в сотовых сетях и высокая скорость DSL, такой высокой частоты позволяет пользователь находится за пределами главной передачи группу, чтобы избежать вмешательства. В высокой частоты с фиксированной частотой работы может предложить очень хороший шум производительность, обычно, когда телефон находится в режиме ожидания с токами низкой нагрузки и значительно уменьшить коммутационных потерь, привело к общей эффективности. Для решения этой проблемы, компания Micrel MIC2285 дает LDO легкой нагрузкой режим, с помощью ПИН-кода под названием LOWQ можно переключиться в этот режим. Рисунок 4 является концептуальной блок-схема MIC2285.

MIC2285 концепции внутреннего блока диаграмма, показывающая 8 МГц широтно-импульсная модуляция (PWM) параллельных LDO бак регулятор

LDO и DC/DC преобразователи с параллельной, вызванных ПИН-кода уровня сигналов LOWQ логики, вывода LDO имеет возможность обеспечивать энергию.

Портативные приложения, процессор потребляет минимум текущего в спящем режиме. В этом режиме, из-за крайне низкий ток покоя LDO потребляет только 20uA, он имеет очень высокую эффективность.

LDO режим является еще одним преимуществом для его шума очень мала. Основной процессор и DSP имеет строгие требования к выходного напряжения. Когда процессор из спящего режима, когда вы wake up и перейти в режим полной мощности, LDO с минимальным вывода емкость будет иметь возможность обеспечить необходимые текущий шаг, а затем переключиться заменил регулятор LDO мощности процессора. В настоящее время широко используются в промышленности других корректировок с использованием света-импульсных модуляции (ФПЖ) программы. Когда она достигает хорошую эффективность свет нагрузки, переходных ответ, будут проблемы, и в целом частотном диапазоне являются непредсказуемыми шум. Это будет не только увеличить стоимость дизайна, но и привести к решение объем вырос много.

Рисунок 5 представляет собой легкий программу с PFM регулятора давления стандартный режим сравнения.

Легкие нагрузки с помощью PFM режим бак регулятора и отраслевых стандартов в свете программы обеспечивают LDO режим при загрузке MIC2285 нагрузки

Как показано на рисунке 5, нагрузка меньше стандартных компонентов для предоставления шум режим легкой нагрузкой с более чем 150mV 1mA дела. Когда ток нагрузки приблизительно 30мА, это устройство будет преобразован в режиме ПФМ, также производят много шума. ШИМ и ПФМ режиме режиме процесса будет иметь отклонения напряжения максимальный выходной. Для того чтобы отфильтровать шум, вам нужно использовать большой выходного конденсатора, но она будет к увеличению затрат, в то же время вызывают объем увеличения дизайн продукта. И наоборот MIC2285 имеет возможность загрузить изменения обстоятельств, показали стабильного выходного напряжения.

Краткое резюме этой статьи

Мобильные телефоны, постоянно развивается, форма становится все более громоздкой и меньше, также функцию в выращивании. Сделано с высокой эффективностью и малых, DC/DC переключения регулятор решение заменить неэффективные Линейные стабилизаторы стала все более и более важное значение. Micrel в наземного разорвать 8 МГц, переключение регулятор индуктора тому, на более чем 90%, но все еще может обеспечить общую эффективность и обеспечивают выдающиеся переходные характеристики, демонстрируя жизни продукта.