專用于便攜設(shè)備電源管理的超小型降壓轉(zhuǎn)換器

　　主要功能特色

　　以一枚鋰電池操作的應(yīng)用

　　可利用管腳設(shè)定輸出電壓

　　具同步整流功能以提高效率

　　采用小型陶瓷電容器

　　采用超小型 micro SMD-10 封裝

　　雖然市場上有許多不同的降壓轉(zhuǎn)換器，但由于封裝太大及精確度不足，絕大部分無法符合便攜式設(shè)備制造商的要求。美國國家半導(dǎo)體為滿足這方面的市場需求，最近推出一系列封裝更小巧、性能更高及功能更齊備的降壓轉(zhuǎn)換器，其中包括 LM2608、LM2612、LM2614 及 LM2618。這系列芯片采用 micro SMD-10 封裝，面積只有 2.25 mm x 2.504 mm，高度為 0.6 mm。這系列產(chǎn)品比其他廠商的只采用 SOT-23 封裝產(chǎn)品更為小巧。美國國家半導(dǎo)體的 micro SMD 封裝是業(yè)內(nèi)最小巧的封裝。這種封裝采用創(chuàng)新技術(shù)，使其管芯可導(dǎo)入封裝使用。這種封裝的熱電阻（qJA） 為 140 /W，比 SOT-23 封裝的 250 度/W 熱電阻更為優(yōu)越。由于卓越的導(dǎo)熱特性，使其芯片可更快散熱，有助提高效率。micro SMD 封裝僅占用較少電路板空間，而且外形小巧，是最理想的封裝。

　　降壓轉(zhuǎn)換器芯片輸出電壓模式同步脈沖頻率調(diào)制 （PFM）輸出電流

　　LM2608-1.31.3 伏 （V）、1.5 伏脈沖寬度調(diào)制 （PWM） / 低壓降 （LDO）400 mA/3 mA

　　LM2608-1.81.5 伏、1.8 伏脈沖寬度調(diào)制 / 低壓降400 mA/3 mA

　　LM2612 BL/TL1.05 伏、1.3 伏、1.5 伏、1.8 伏

　　脈沖寬度調(diào)制 / 脈沖頻率調(diào)制 （PFM）400 mA/100 mA

　　LM26141.0 伏至 3.6 伏 （可調(diào)整）

　　脈沖寬度調(diào)制 / 脈沖頻率調(diào)制400 mA/100 mA

　　LM26181.8 伏、1.83 伏、1.87 伏、1.92 伏脈沖寬度調(diào)制 / 脈沖頻率調(diào)制√400 mA/100 mA

　　美國國家半導(dǎo)體的降壓轉(zhuǎn)換器系列最適用于數(shù)字應(yīng)用方案如移動電話基帶處理器、射頻功率放大器及 PC 卡等。這系列芯片可提供 2.8 伏至 5.5 伏的輸入電壓，以一枚鋰電池便可操作，并利用管腳設(shè)定操作模式，其輸出電壓的精確度達 1% 至 2%，而且紋波極低 （采用脈沖寬度調(diào)制模式時，紋波一般只有 5 mV）。圖表 1 列出幾款適用于便攜式設(shè)備電源管理方案的降壓轉(zhuǎn)換器。

　　舊式移動電話都以電池直接驅(qū)動功率放大器，因此效率較低。我們只要因應(yīng)所需的傳輸功率，調(diào)整射頻功率放大器的供電電壓，便可改善傳輸效率以及延長電池使用壽命。圖 1 是一款用以驅(qū)動射頻功率放大器的典型應(yīng)用電路，其中便采用了 LM2614 芯片。LM2614 芯片的輸出電壓可在 1 伏至 3.6 伏的范圍內(nèi)隨時加以靈活調(diào)整，確實的輸出電壓由基帶處理器發(fā)出數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器信號控制。這款芯片的內(nèi)置功能包括為最低輸出電壓至最高輸出電壓的轉(zhuǎn)換級提供不超過 30 ms 的快速輸出轉(zhuǎn)換率 （slew rate）、占空度可高達 100% （以便充分利用電池的可用電壓范圍）、以及高效率 （參看圖 2）。LM2614 芯片也可提供固定的輸出電壓。

　　圖 1：LM2614 的典型應(yīng)用電路

　　圖 2：LM2614 的高效率曲線

　　圖 3 為 LM2618 的典型應(yīng)用電路，而圖 4 則顯示這款芯片采用脈沖頻率調(diào)制 （PFM） 模式進行整流時的典型效率曲線。美國國家半導(dǎo)體即將推出可輸出更低電壓的降壓轉(zhuǎn)換器以供選擇。LM2608/12/18 三款芯片都內(nèi)含數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，只需將邏輯信號輸入 VID 管腳，便可設(shè)定輸出電壓，因此無需裝設(shè)回饋電阻分壓器，確保脈沖頻率調(diào)制模式的輸出電壓紋波可以保持在較低的水平，也確保電壓可以靈活轉(zhuǎn)變，而這正是智能型電源管理系統(tǒng)需要具備的重要功能特色。此外，這三款芯片還有其他的內(nèi)置功能，其中包括內(nèi)部補償、低停機電流 （典型值為 0.02mA）、頻率同步、電流限幅保護、過熱停機保護、內(nèi)部軟啟動以及輸出電壓過高保護。

　　此外，系統(tǒng)控制器可透過管腳選擇脈沖寬度調(diào)制 （PWM）、脈沖頻率調(diào)制 （PFM） 及低壓降 （LDO） 等操作模式，以延長電池壽命及減低噪音干擾。這個可以主動選擇操作模式的設(shè)計使系統(tǒng)設(shè)計工程師可以直接干預(yù)模式轉(zhuǎn)換的過程，在設(shè)計上比按照負載電流大小自動轉(zhuǎn)換模式更優(yōu)越，因為自動轉(zhuǎn)換模式可能會干擾系統(tǒng)的操作模式。

　　這三款芯片對振蕩器頻率有嚴格容差限制，而轉(zhuǎn)換峰值電流限幅的容差極小，例如 LM2608 的容差為 15%，而 LM261x 系列的容差為 20%。這設(shè)計可改善電磁兼容性，使系統(tǒng)可以采用較小的電感器。若負載電流較高時，可提供內(nèi)部同步整流以及采用低導(dǎo)通狀態(tài)電阻 （RDSON） 金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管 （MOSFET） 及脈沖寬度調(diào)制 （PWM） 操作模式才可維持高效率操作。其靜態(tài)電流低至 180mA，因而低功率的脈沖頻率調(diào)制模式可確保在極微弱的負載電流下轉(zhuǎn)換效率也可維持在較高的水平。低壓降 （LDO） 模式可確保系統(tǒng)進入待機狀態(tài)時能隨時啟動，以便恢復(fù)操作，而進入待機狀態(tài)后系統(tǒng)只耗用 20mA 的電流。這些轉(zhuǎn)換器芯片采用較小型的陶瓷電容器，這是其重要功能特色。LM2612/18 只需外加三顆小型表面貼裝的外部元件為其提供支持。

　　圖 3：LM2618 的典型應(yīng)用電路

　　圖 4： LM2618 的典型效率曲線