1、压降补偿功能LDO及低压高速开关电源的应用设计方案,2,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,3,有压降补偿功能的 LDO,4,USB接线,带USB接口的电子设备,电脑,AV功放,车载音响及导航仪,充电器,5,关于USB充电的接线问题,Main Part,USB Port,Long Cable,SmartPhone,Tablet,Main Part,6,关于USB充电的接线问题, 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
2、充电规格,电压(V) = 电流(I) 电阻(R),电阻(R),电压(V),5.0V,(A点),(B点),电阻产生压降,(A点),(B点),电阻,电阻,电阻,USB规格 VO=4.75V 5.25VUSB2.0 : IO=500mAUSB3.0 : IO= 900mAApple规格： 4.75V5.25V/1000mA接线端(B点) : 4.90V以上,Main Part,7,关于USB充电的接线问题, 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,电流(I),电压(V),5.0V,负载电流变化引起压降,负载电流,(A点),(B点),电阻,电阻,电阻,(A点),(
3、B点),Main Part,8,目前的电路构成,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0.313）,估算压降后设定输出电压,估算压降后设定输出电压,9,有压降补偿功能的电源,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。,改变RADJ 电阻就能调节Load Regulation,10,压降补偿功能解说,(A点),(B点),电阻,电阻,电阻,随电流增加上升,电压不变,Output Current,Load Current,USB Port Voltage (B点),
4、Output Voltage (A点),Main Part,11,NJM2815 : 有电压校正功能 Io=1A 的 LDO,RADJ=10k,+0.25V,RADJ=5.1k,+0.1V,Output Current (A),Output Voltage (V),改变 RADJ 电阻值，可以改变Load Regulation（电压校正）,标准输出电压 5.1V 1.0%,12,减少冲击电流 过电流保护电路 短路保护电路 过热保护电路（TSD）,其他功能 -易于构成USB电源的便利功能, 通报有过电流、短路、过热 能应对HotPlug 备有2种ErrorFlag- Auto Release T
5、ype- Latch Type,VOUT,Auto Release Type,Latch Type,Short,13,应用电路例,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。,有多个USB接口时，使用NJM2815能简单构成电源电路,14,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:5.1V1.0%Ta=25C 输出电压校正:0.25V typ. 0 to 1A RADJ=10k 输出Sink功能 输出电容
6、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:5.1V1.0%Ta=25C 输出电压校正:0.25V typ. 0 to 2A RADJ=10k 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
7、封装:HTSOP-24,Under Development,15,开 关 电 源,16,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。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,17,开关稳压器（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 PWM Comp.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,18,开关
8、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。,19,电压模式产品的低压工作原理(现有电路),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。,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,20,低压工作的电路构成,检测出低电压(5.6V以下) MN3 ONMN3 ON之后，MP3的Gate电位降低，导致MP3 ON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,21,21,NJW4152低饱和稳压,即使冷启动时蓄电池电压低，也能确保稳定
9、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,低UVLO的AB版本特性例,当VIN 为4.3V时，能稳定驱动3.3V微处理器,22,22,NJW4152内置0.6A/1A MOS FET 的降压型开关稳压器,内置0.6A/1AMOS 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,封装,HSOP8MSOP8(VSP8), 性能 电压模式控制 宽压范围4.6V40V (耐圧 45V) 开关电流1A min. (Ver.A)0.6A min. (Ver.B) PWM控
10、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,系列,应用电路图,输出：HSOP8封装: 1AVSP8封装： 0.6A,可任意设定振荡频率,高频率使L小型化,输入：耐圧=45V, 工作电压=40V,应用 传感器、逆变器、PLC、车载AV、收音机,23,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
11、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,NJW4153U2( SOT-89-5 ),NJW4153KV1( DFN8-V1 ), 应用电路图,24,负载瞬态响应特性比较,NJW4152注重稳定性，Cout=4.7uF配置，与NJW4153相比应用设定更加严格。,变化量 50mV,变化量 300mV,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,25,内置电流模式相位补偿使电路简单化,NJW4152
12、电路例（电压模式）,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）,NJW4153电路例（电流模式）,条件:VIN =12V / 24VVOUT =5VIOUT =1A,26,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,HSOP85.26.21.55mm,- 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
13、大的微处理器也能很好跟随变化, 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, 系列产品,TO-252-5,27,NJW4128负载瞬态响应特性例,27,VIN=12V, Vout=3.3VIOUT=5
14、00mA to 1.5A,VIN=12V, VOUT=3.3VIOUT=10mA to 1.5A,10s/DIV,10s/DIV,120mV,80mV,140mV,* ReferenceVIN=12V, VOUT=3.3VIOUT=500mA to 1.5A,28,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）。,ON,OFF,ON,OFF,50100 Count,24ms,4ms
15、,过电流保护工作期间,开关停止工作期间,软启动恢复期间,过电流保护工作期间,伴随负载恢复回归正常工作,SW Pin,SW Pin,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,增设停止期间，更能抑制能量,输出电流 mA,输出电压 V,Hiccup,Normal,29,为何要求SW.REG.的频率要外部同步或 2MHz以上,29,那么，解决办法有以下几种方式。外部同步功能使用微处理器的时钟信号改变SW.REG.的开关频率使用2MHz以上的频率使用比AM广播频带高的频率使用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）,SW.REG.的开关频率接近于AM广播频带
16、。如果频率重叠使用，将导致AM广播的S/N比降低。,AM广播频率,530kHz,1600kHz(中国)设计定到1800kHz,SW.REG.开关频率,在2MHz以上工作,外部同步功能,调谐,避开频率冲突,250kHz以下,30,各种方法和相对应用的区分,NJW4170,31,NJW4170内置600mA, 1A MOS FET的降压型开关稳压器,应用, 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
17、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,NJW4170U2( SOT-89-5 ),NJW4170KV1( DFN8-V1 ),1A输出,内置相位补偿电路,输出易于使用陶瓷电容器,高速SW驱动使L小型化,把振荡频率设为2.4MHz，可避开干扰AM广播频带。最适合12V5V的应用。,32,新日本无线开关稳压器系列产品(降圧),NJW4152-BIo=600mA, MSOP8fosc=300k 1MHz,NJW4150Io=300mA, TVSP8fosc=1MHz,NJW4158Io=8A, TO220-4pinfo
18、sc=150kHz,Output Current,NJW4153Io=1A, SOT89, DFN8fosc=1MHz,1A,3A,8A,500mA,Current Mode,Voltage Mode,NJW4155 (UD)/ NJW4128/ NJW4154Io=1.5A/ 2.5A/ 3A HSOP8, TO252fosc=300kHz/450kHz, Ext. sync.,NJW4170 (UD)Io=1A, SOT89, ESON8fosc=2.4MHz, Ext. sync.,High Freq.2MHz over,NJW1933Io=600mA, SOT23fosc=500kHz
19、,NJW4160 1ch MOSFET Drive (5V)VSP8, DMP8, fosc=50k 1MHz,External MOSFET drive,NJW4152-AIo=1A, HSOP8fosc=300k 1MHz,Built-in phase compensation circuit, Fast transient,Ext. sync. w/Power Good,Dotted Line : Under Development,NJW4119 (UD)Io=2.1A Vo correctionHTSSOP24,Ready for iPad,33,新日本无线开关稳压器系列产品(升压)
20、,1A,3A,500mA,NJW4140 1ch MOSFET Drive (5V)VSP8, DMP8, fosc=40k 1MHz,NJW4131-B40V/1A, VSP8fosc=300k 1MHz,NJW413040V/450mA, TVSP8fosc=700kHz,NJU767860V/3A, EQFN24fosc=300k 1MHz,NJW413240V/1.75A, SOT89fosc=300k/700kHz Ext. sync.,* Peak current which flows into MOSFET,Vin=2.3 5.5V,Vin=4 35V,Vin=2.5 7V,V
21、in=440V,NJW4131-A40V/1.4A, HSOP8fosc=300k 1MHz,Vin=4 35V,Vin=3 40V,Current Mode,Voltage Mode,Peak Current,External MOSFET driveFly-back,Built-in phase compensation circuit, Fast transient, Ext. sync.,34,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,35,谢谢大家 !有什么问题可以提问http:/
