高性能、低饱和线性稳压器的开发分析

在整机设备不断实现小型化和省电化的今天，功耗小的低漏失线性稳压器(LDO)正成为开关电源用线性稳压器市场的主流。为了实现高性能和高速度，设备内部采用的微型计算机或数字信号处理器(DSP)工艺年年都在取得突飞猛进的进步和发展，与此同时，这些微型计算机或数字信号处理器必不可少的电源电压也越来越低。另外，不同制造工艺对应的电压各自存在差异，因此要求各种各样的供电电压。为解决这一问题，各生产厂商开始在开关电源设定中间电压，利用LDO稳压器提供LSI电源的新技术手段。另一方面，在电池设备中也使用大电流的LDO稳压器，力求最大限度地有效利用电池电压。

先使用DC/DC转换器从高输入电源取得5V左右电压，然后利用线性稳压器降压成3.3～1.0V的电压，这就是目前通常采用的电源架构。这种稳压器被称为次级线性稳压器，在需要这类电源架构的设备附近以低输入电压供给更加稳定的电源。ROHM开发出的BD□□KA5系列产品就适合作为这种次级线性稳压器(图1)。

次级稳压器则在力求更节省空间和更稳定的同时，不断完善其为了适应DSP等部件的狭窄输入电压范围而必须的高精度化。BD□□KA5系列产品电流容量虽然只有500mA，但是输出位相补偿电容器能够支持1μF的小型陶瓷电容器，节省了稳压器占用的空间。同时，通过采用ROHM具有自主知识产权的修整技术，将输出电压精度提高了±1%。另外，通过采用P沟道MOS晶体管作为驱动输出的晶体管，即使增加负荷电流，也能够控制电路电流，有利于热设计。电源输入范围是2.3V-5V，最适合3.3V、5V系列的电源输入。此外，输出电压规格包括1.0V、1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V、可调输入型和低电压输出等等，产品能够满足各种不同需求。

另一方面，从电池直接获取输出电压的标准型固定输出及可调输出仍然必不可少，其输出电流峰值年年增加。ROHM的BA□□DD0系列就是具有2A电流容量的LDO(图2)。该系列的在实现2A高输出电流的同时，将输出电压的精度提高了±1%，并实现了0.5V低压差电压。对应输入电压的变动，避免了输出电压降低至低输入电压限度，保证了在低电压状态下的输出启动。另外，引脚配置同行业标准的78系列以及ROHM以前的1A低饱和稳压器相兼容，便于置换。输入电压范围很广(3～25V)，输出电压范围也从1.5V、1.8V、2.5V、3.0V、3.3V、5.0V、9.0V、12V到16V不等。

整机设备为了降低不工作部分的功耗，在每个区域实行切断电源的电源管理。BD□□KA5系列及BA□□DD0系列的所有型号产品，都带有根据外部逻辑中断所有线路工作的关机开关功能，待机时的电流消耗为0μA(典型值)，有利于低功耗设计。

这两个系列LDO稳压器产品都内置有如下各种保护回路：

1.过电流保护回路。采用自动回落型保护线路。如果过电流保护线路开始工作，输出电压下降，则更加集中输出电流，因此与下垂型保护线路相比，能够将处于短路等异常状态的芯片热耗损控制在原来的1/3～1/5(见图3)。

2.温度保护回路。温度保护线路在芯片温度超过Tj=150℃时自动停止输出，防止因温度过高而导致的芯片的损坏，从而达到保护芯片的目的。如果芯片温度下降，则有磁滞幅宽来恢复输出(图4)。

3.过电压保护回路。过电压保护回路仅内置在BA□□DD0系列产品中，如果在输出中出现25V以上浪涌，则保护回路会启动，提高芯片内部元件的耐压性能，即使输入电压超过50V，也能防止芯片的损坏(图5)。

4.高静电耐压。输出的静电耐压为人体放电模式，可以达到6KV以上，在任何环境里都具有较高的可靠性。