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压 降 补偿 功能 LDO 及低 压 高速 开关电 源的 应 用 设计 方案. 内容概要. 1. 有压降补偿功能的 LDO - 用途 - 控制 方式 - 产品 2. 开关电源 - 控制 方式( 电压模式和电流模式的不同 ) - 电压模式电源 - 电流模式电源 - 高速 电源 3. 新日本无线电源相关产品介绍. 有压降补偿功能的 LDO. 带 USB 接口的电子设备. AV 功放. 车载 音响 及 导航 仪. USB 接线. 充电器. 电脑. 关于 USB 充电的接线问题. Long Cable. Main Part. Smart
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压降补偿功能LDO及低压高速开关电源的应用设计方案压降补偿功能LDO及低压高速开关电源的应用设计方案
内容概要 1. 有压降补偿功能的LDO -用途 -控制方式 -产品 2. 开关电源 -控制方式(电压模式和电流模式的不同) -电压模式电源 -电流模式电源 -高速电源 3. 新日本无线电源相关产品介绍
带USB接口的电子设备 AV功放 车载音响及导航仪 USB接线 充电器 电脑
关于USB充电的接线问题 Long Cable Main Part Smart Phone Tablet USB Port Main Part
关于USB充电的接线问题 ① 接线电阻产生压降 终端电压降低引起充电速度减慢,电压不稳定导致很难满足充电规格 电阻 电阻 电阻 Main Part (B点) (A点) 电压(V) = 电流(I) 电阻(R) 电压(V) 5.0V (A点) 电阻产生压降 USB规格VO=4.75V ~ 5.25V USB2.0 : IO=500mA USB3.0 : IO=900mA Apple规格: 4.75V5.25V/1000mA 接线端(B点) : 4.90V以上 (B点) 电阻(R)
关于USB充电的接线问题 ② 负载电流引起压降 终端电压降低引起充电速度减慢,电压不稳定导致很难满足充电规格 电阻 电阻 电阻 Main Part (B点) (A点) 负载电流 电压(V) 5.0V (A点) 负载电流变化引起压降 (B点) 电流(I)
目前的电路构成 估算压降后设定输出电压 估算压降后设定输出电压 各厂家各自定出最长接线规格,估算出压降,相应提高输出电压 例) USB规格:最长线长5m, T公司规格:3m(电阻值0.313Ω)
有压降补偿功能的电源 改变RADJ 电阻 就能调节Load Regulation 推荐使用内有输出电压校正功能的NJM2815产品,就能够减少接线阻抗搭配的 设计工作量,提高设计速度。
压降补偿功能解说 电阻 电阻 电阻 Main Part (B点) (A点) 随电流增加上升 USB Port Voltage (B点) Output Voltage (A点) 电压不变 Output Current Load Current
NJM2815 : 有电压校正功能Io=1A 的 LDO 改变RADJ 电阻值, 可以改变Load Regulation(电压校正) +0.25V RADJ=10kΩ +0.1V Output Voltage (V) 标准输出电压5.1V ± 1.0% RADJ=5.1kΩ Output Current (A)
Output Voltage : Vo [V] Control Voltage : VCONT [V] Time : t [ms] 其他功能 -易于构成USB电源的便利功能 < 软启动功能> 减少冲击电流 < 保护功能 > ▪ 过电流保护电路 ▪ 短路保护电路 ▪ 过热保护电路(TSD) • < 带延迟功能的ErrorFlag输出> • ▪ 通报有过电流、短路、过热 • ▪ 能应对HotPlug • ▪ 备有2种ErrorFlag • - Auto Release Type • - Latch Type VOUT Auto Release Type Latch Type Short
应用电路例 有多个USB接口时,使用NJM2815能简单构成电源电路 用于校正Load Regulation 若把Vo_ADJ端子接地,输出电压为5.15V。 若把Load_ADJ接地,将无电压校正功能。
压降补偿功能系列产品 NJM2815 : LDO类型 输出电流 1A : For Smart Phone • 耐圧 : 10V • 输出电流: 1A • 输出电压: 5.1V±1.0%@Ta=25ºC • 输出电压校正: 0.25V typ. 0 to 1A @ RADJ=10kΩ • 输出Sink功能 • 输出电容器: Ceramics or Electrolytic Capacitor • Soft Start功能: 4ms typ. • Error Flag输出: 带延迟功能(Auto Release, Latch Type) • 保护功能: 过电流、短路、过热 保护 • 封装: HSOP-8 NJW4119 : 开关稳压器类型 输出电流 2A : For Tablet • 耐圧 : 45V • 输出电流: 2.1A • 输出电压: 5.1V±1.0%@Ta=25ºC • 输出电压校正: 0.25V typ. 0 to 2A @ RADJ=10kΩ • 与外部同步功能 • Soft Start功能 • Error Flag输出: 带延迟功能 • 保护功能: 过电流、短路、过热 保护 • 封装: HTSOP-24 Under Development
开关稳压器(电压模式) • 开关稳压器的反馈控制方式主要分为电压模式和电流模式。 • < 电压模式 > • 通过反馈环路,只把输出电压反馈给输入端的反馈方式。 • 输出电压经分压后,用Error AMP同基准电压比较、放大,所得差值再和三角波比较,然后决定PWM 信号脉宽,最终调节开关达到控制输出电压。 电压信号
开关稳压器(电流模式) < 电流模式 > 在电压反馈电路里追加了电感电流反馈环路。 在控制ON Duty 的 PWMComp.输入端输入电感电流控制信号。 电流模式更容易提高电源的频率特性,改善动态响应特性和稳定性。 电压信号 电流信号
开关稳压器反馈控制方式比较 新日本无线都有这两种模式的开关稳压器。
电压模式产品的低压工作原理(现有电路) 此电路构成,输入输出电位差最低需要约2V,所以不能实现低压工作 当VDD降至5.3V时,为了确保最低输入输出电位差, 输出VREG开始降低,导致将不能驱动负载。 因此,输入电压(VDD)无法实现低电压工作。
② ③ ① 低压工作的电路构成 ①检测出低电压(5.6V以下) → MN3ON ②MN3 ON之后,MP3的Gate电位降低,导致MP3 ON ③于是VDD将直接驱动VREG电路,输出VREG可保持不变, 最终能够实现低压工作
NJW4152低饱和稳压 即使冷启动时蓄电池电压低,也能确保稳定的Load Regulation特性 ・能以低压工作,即使冷启动也能确保工作电压 ・Duty最大100%,能低饱和稳压工作 当VIN为4.3V时, 能稳定驱动3.3V微处理器 低UVLO的AB版本特性例 21
NJW4152内置0.6A/1A MOS FET 的降压型开关稳压器 • 内置0.6A/1AのMOS FET,振荡频率可变,能满足既注重效率又要求小型化的需求 • - 保证125℃工作,广泛应用于从车载AV到各种ECU ■应用电路图 • ■ 性能 • 电压模式控制 • 宽压范围4.6V~40V (耐圧 45V) • 开关电流1A min. (Ver.A) 0.6A min. (Ver.B) • PWM控制方式 • 能对应陶瓷电容器 • 振荡频率300kHz1MHz • 软启动功能4ms typ. • 低压故障保护电路 • 过电流、过热保护功能 • 待机功能 输入: 耐圧=45V, 工作电压=40V 高频率使L小型化 输出: HSOP8封装: 1A VSP8封装: 0.6A 可任意设定 振荡频率 ■系列 ■封装 HSOP8 MSOP8(VSP8) ■应用 传感器、逆变器、PLC、车载AV、收音机 22
NJW4153电流模式、内置1A MOSFET的降压型开关稳压器 - 内置相位补偿电路,能以最少外接部件构成 - 最适合微处理器、DSP等要求瞬态响应特性的电源 ■ 性能 ▪ 电流模式控制 ▪ 宽压范围: 4.6V to 40V ▪ 开关电流: 1.4A min. ▪ PWM控制方式 ▪ 内置相位补偿电路 ▪ 待机功能 ▪ 能对应陶瓷电容器 ▪ 振荡频率: 1MHz ▪ 软启动功能: 4ms typ. ▪ 低压故障保护电路 ▪ 过热保护电路 ▪ 过电流保护功能 ▪ 封装: SOT-89-5, DFN8-V1 ■ 封装图 ■ 应用电路图 NJW4153U2 ( SOT-89-5 ) NJW4153KV1 ( DFN8-V1 )
负载瞬态响应特性比较 NJW4153是电流模式控制,有良好的瞬态响应特性。 变化量50mV 变化量400mV 变化量50mV 变化量300mV NJW4152注重稳定性,Cout=4.7uF配置,与NJW4153相比应用设定更加严格。
内置电流模式相位补偿使电路简单化 条件: VIN = 12V / 24V VOUT = 5V IOUT = 1A NJW4152电路例(电压模式) NJW4153电路例(电流模式) 减少外接部件使电路设计简单化 原11个→ 减少为7个 (为不让电源电路产生自激振荡的相位补偿电路设计变得简单)
NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 (*UD)电流模式、内置2.5A / 3.0A / 1.5A MOS FET 的降压型开关稳压器 - 不需要外加相位补偿器件,有利于节省空间、降低成本 - 备有Power Good端子,宜于微处理器稳定工作和各电源IC之间相互控制 - 有良好的瞬态响应特性,即使是负载变动很大的微处理器也能很好跟随变化 ■ 系列产品 ■ 特性 ▪ 电流模式控制 ▪ 能与外部时钟同步 ▪ 宽压范围: 4.5V to 40V ▪ 开关电流: 2.5A, 3.6A, 4.5A min. ▪ PWM控制方式 ▪ 待机功能 ▪ 内置相位补偿电路 ▪ 能对应陶瓷电容器 ▪ 振荡频率: 300kHz to 450kHz ▪ 软启动功能: 4ms typ. ▪ 低压故障保护电路 ▪ 过电流保护功能( Hiccup方式 ) ▪ 过热保护功能 ▪ Power Good 功能( 仅限 HSOP8 PKG ) ▪ 封装: HSOP8, TO-252-5 ■ 封装图 HSOP8 5.2×6.2×1.55mm TO-252-5
NJW4128负载瞬态响应特性例 VIN=12V, VOUT=3.3V IOUT=10mA to 1.5A VIN=12V, Vout=3.3V IOUT=500mA to 1.5A △140mV △80mV 10s/DIV 10s/DIV ⊿120mV * Reference VIN=12V, VOUT=3.3V IOUT=500mA to 1.5A 27
NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 (*UD)~ 过电流保护功能Hiccup方式的优点 ~ 逐脉冲方式限制过电流,开关电流持续流动,当输出电压降低时,电流将增加会产生发热。 使用Hiccup方式时,间隔一定期间停止再启动,就可以抑制能量(发热)。 当输出电压降低时,振荡频率将减为1/3 , 从而抑制开关电流 < Pulse by Pulse > ON SW Pin OFF Hiccup 输出电压[V] 过电流保护工作期间 伴随负载恢复 回归正常工作 Normal < Hiccup > 50~100 Count 24ms 4ms ON SW Pin 输出电流[mA] OFF 过电流保护 工作期间 开关停止 工作期间 软启动恢复期间 增设停止期间,更能抑制能量
为何要求SW.REG.的频率要外部同步或2MHz以上 SW.REG.的开关频率接近于AM广播频带。 如果频率重叠使用,将导致AM广播的S/N比降低。 那么,解决办法有以下几种方式。 ①外部同步功能 使用微处理器的时钟信号改变SW.REG.的开关频率 ②使用2MHz以上的频率 使用比AM广播频带高的频率 ③使用250kHz以下的频率 使用比AM广播频带低的频率(以前的解决方法) ①外部同步功能 ③250kHz以下 ②在2MHz以上工作 调谐 避开频率冲突 SW.REG.开关频率 AM广播频率 1600kHz(中国) 设计定到1800kHz 530kHz 29
NJW4170内置600mA, 1A MOS FET的降压型开关稳压器 NJW4170 ■ 性能 ▪ 振荡频率: 2.4MHz typ. ▪ 最小ON Time : 80ns typ. ▪ 电流模式控制 ▪ 能与外部时钟同步 ▪ 宽压范围: 4.5V to 40V ▪ 开关电流: 1.4A* min. (TBD) ▪ PWM控制方式 ▪ 待机功能 ▪ 内置相位补偿电路 ▪ 能对应陶瓷电容器 ▪ 软启动功能: 4ms typ. ▪ 低压故障保护电路 ▪ 过电流保护功能( Hiccup方式 ) ▪ 过热保护功能 ■ 封装图 把振荡频率设为2.4MHz,可避开干扰AM广播频带。 最适合12V→5V的应用。 输出易于使用 陶瓷电容器 ■应用 1A输出 NJW4170U2 ( SOT-89-5 ) NJW4170KV1 ( DFN8-V1 ) 内置相位补偿电路 高速SW驱动使L小型化
新日本无线开关稳压器系列产品(降圧) Dotted Line : Under Development Current Mode Voltage Mode NJW4170 (UD) Io=1A, SOT89, ESON8 fosc=2.4MHz, Ext. sync. NJW4155 (UD)/ NJW4128/ NJW4154 Io=1.5A/ 2.5A/ 3A HSOP8, TO252 fosc=300kHz/450kHz, Ext. sync. High Freq. 2MHz over Ext. sync. w/Power Good NJW4158 Io=8A, TO220-4pin fosc=150kHz NJW1933 Io=600mA, SOT23 fosc=500kHz NJW4153 Io=1A, SOT89, DFN8 fosc=1MHz Built-in phase compensation circuit, Fast transient Ready for iPad NJW4119 (UD) Io=2.1A Vo correction HTSSOP24 NJW4150 Io=300mA, TVSP8 fosc=1MHz NJW4152-B Io=600mA, MSOP8 fosc=300k ~ 1MHz NJW4152-A Io=1A, HSOP8 fosc=300k ~ 1MHz External MOSFET drive NJW4160 1ch MOSFET Drive (5V) VSP8, DMP8, fosc=50k ~ 1MHz Output Current 500mA 1A 3A 8A
新日本无线开关稳压器系列产品(升压) Current Mode Voltage Mode NJW4132 40V/1.75A, SOT89 fosc=300k/700kHz Ext. sync. Vin=4~40V Built-in phase compensation circuit, Fast transient, Ext. sync. NJW4130 40V/450mA, TVSP8 fosc=700kHz NJW4131-B 40V/1A, VSP8 fosc=300k ~ 1MHz NJW4131-A 40V/1.4A, HSOP8 fosc=300k ~ 1MHz Vin=2.3 ~ 5.5V Vin=4 ~ 35V Vin=4 ~ 35V NJU7678 60V/3A, EQFN24 fosc=300k ~ 1MHz Vin=2.5 ~ 7V NJW4140 1ch MOSFET Drive (5V) VSP8, DMP8, fosc=40k ~ 1MHz External MOSFET drive Fly-back Vin=3 ~ 40V Peak Current 500mA 1A 3A * Peak current which flows into MOSFET
新日本无线电源相关系列产品 • ■ Liner Power Supply • Series Regulator • Switching Regulator • Shunt Regulator • Voltage Detector/ RESET IC • Charge Pump IC • Switching Driver • LED Driver • ■Digital Power Supply • ■Power Device • SiC Diode • Super Junction MOS FET
谢谢大家 !有什么问题可以提问http://www.cn.njr.com/http://www.cn.njr.com/wideinputrange/index.html