ULDO在上网本电源中的应用

    未来的4C产品标榜低价、轻薄且具备移动上网功能，因此其电源设计方案必须摆脱传统的限制。这些限制包括外部零件和线路烦琐复杂，较高的输出噪音和待机功耗，以及不够平易近人的BOM成本等。
    为此，亚瑟莱特科技特别针对上网本(netbook)应用推出极具简化外围组件的电源IC和超低压差的1A-7A ULDO(超低压差线性稳压器)AX661x系列和DC/DC同步降压转换器AX312x，以使产品能达到轻巧与省电的要求，并据此来提供基于Intel ATOM和VIA NANO平台配置电源所需的各种低电压转换要求的稳定供电方案，比如在IIC2009深圳站上就展示了一款基于VIA处理器的上网本电源方案。它们包括1.5V转1.2V稳定供给蓝牙或无线电源模块所需的1A-2A电源管理方案或1.8V/1.5V转1.1V供给集成的Chipset PCH (Platform Controller Hub)的1A-7A动态电源，可将外部所需要的组件减到最少，并且具备比传统开关稳压器低得多的纹波噪声。
    亚瑟莱特的电源IC产品线已具备让上网本客户实现一站式采购。如图1所示，亚瑟莱特针对上网本电源或其它模拟单元的total solution还提供：直流风扇控制单元AX993/995，USB2.0/USB3.0保护开关元件AX8201，DDR2/DDR3供电方案AX1250/1251/1252，霍尔开关AX8101以及预计09年Q4量产的高集成度PMU－AX3201。

ULDO的特性
    LDO是一种用途极为广泛的IC，它的优点有：电路架构简单、输出纹波很低、外部组件少而简单等。一般的LDO架构为：一个误差放大器（Error Amplifier）驱动一个P型MOSFET，利用回馈到参考电压做比较，使输出保持在正确的电压。但是当系统设计人员需求的是超低压差、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。因此，亚瑟莱特的AX661x系列ULDO采用N型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型MOSFET。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，亚瑟莱特设计了另一组电源输入用以提供IC稳定的工作电压，并且大大提升N-MOSFET的驱动能力。藉此方法获得低电压输入转换低电压输出并且能驱动大负载电流。

图1：AXElite提供基于Intel ATOM平台的电源方案。

为何在上网本电源上采用ULDO? 
    AX661x系列为具备大电流、极低压差、低纹波且兼具极低待机功耗(30?A以下)的线性电压转换器，输入电压最低可由1.1V到最高5伏特，输出电压可以依需要调整最低0.8伏特到最高3.3伏特，主要应用于低电压输入输出的应用。
    AX661x提供高抗噪声功能(其PSRR达-65dB)及稳定的工作电压，具备快速的输出电压瞬时响应，而且提供Power-OK输出功能，方便提供电源侦测，输出电容可适用于固态电容(AL/Tantalum-Cap.)及多层陶瓷电容，其内部具有完整的系统保护功能包括软启动(Soft-Start) 、欠压锁定(UVLO) 、短路保护(SCP) 、过温保护(OTP)及过电流保护(OCP)功能而无需使用外部多余组件，使电路设计得到了极大的简化。AX661x采用底部无遮蔽垫的SOP-8LEP无铅封装，具有散热片将热传导至印刷电路板上以大幅降低组件表面温度，因此非常符合移动上网应用的低功耗需求。

图2：AX661x系列IC的功能原理图。

    图2所示是AX661x产品的原理图。该系列产品设计皆采用双电源架构来设计，电源VIN为用作输出转换来源，VCNTL为内部电路所使用的电源。再搭配使用N-MOSFET驱动，AX661x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。它的输出电压具有1毫秒的软启动时间，可大幅降低开机时的突波电流。输入电压VIN、VCNTL皆具有过低电压侦测功能，当输入电压过低时会停止输出，可避免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电压正确无误，其具有POWER-OK脚位，用以提供后端系统警示。本身IC内部具备90欧姆的放电电阻，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，另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电流值的状态（因为此时的发热功率最大）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，直到温度回到回复点，此时输出将会被重启。
    此外，亚瑟莱特也已在今年推出比AX661x系列拥有更高耐电压(达到24V额定电压)并且保有大电流输出的AX1201-AX1204系列ULDO方案，其高耐压的特性非常适合移动上网应用的5V或12V低失真电源需求。

作者：王福基　亚瑟莱特科技　策略行销经理   来源：电子工程专辑 ■