压 压 压 压 压压 压压 压压 压压 LDO LDO 压压 压压 压 压 压压 压压 压压压 压压压 压压 压压 压 压 压 压 压压 压压 压压 压压
Mar 20, 2016
2
内容概要内容概要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
6
关于关于 USBUSB 充电的接线问题充电的接线问题 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 ~ 5.25V USB2.0 : IO=500mA USB3.0 : IO= 900mAApple 规格: 4.75V5.25V/1000mA接线端 (B 点 ) : 4.90V 以上
Main Part
7
关于关于 USBUSB 充电的接线问题充电的接线问题 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 )
(B 点 )
Main Part
8
目前的电路构成目前的电路构成
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 0.313Ω )
SwitchingRegulator
SeriesRegulator
VO=5.5V
USB Bus Power5.0V/0.5A~0.9A
SurgeAbsorber
12V Battery
估算压降后设定输出电压
SwitchingRegulator
SeriesRegulator
VO=5.5V
USB Bus Power5.0V/0.5A~0.9A
AC Power AC / DC Converter+
估算压降后设定输出电压
9
有压降补偿功能的电源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。
SwitchingRegulator NJM2815
VO
USB Bus Power5.0V/0.5A~0.9A
SurgeAbsorber
12V Battery
SwitchingRegulator NJM2815
VO
USB Bus Power5.0V/0.5A~0.9A
AC Power AC / DC Converter
改变 RADJ 电阻就能调节 Load Regulation
10
压降补偿功能解说压降补偿功能解说
(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
US
B P
ort V
olta
ge (B
点)
Out
put V
olta
ge (A
点)
Main Part
11
NJM2815 : NJM2815 : 有电压校正功能有电压校正功能 IIoo=1A =1A 的 的 LDOLDO
5.00
5.05
5.10
5.15
5.20
5.25
5.30
5.35
5.40
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
RADJ=10kΩ
+0.25V
RADJ=5.1kΩ
+0.1V
Output Current (A)
Out
put V
olta
ge (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%
VIN
CONT
GND
VO
VO_ADJ
Load_ADJ
GND
VO (USB) VIN
VCONT
FAULT
H : ONL : OFF
12
< 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 )
其他功能 其他功能 - 易于构成 USB 电源的便利功能< 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
-300
Vコ
ントロ
ール
電圧
:CO
NTV)(
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
2 60.0
時間:t(ms)108
VIN=6.1V Co=22uF( ),CIN=10uF(Cera)Tr=1usecセ ラミック
3.0
1.0
8.0
2.0
4.0
10
Vo(V
)出
力電
圧:
6.0
5.0
7.0
4
Con
trol V
olta
ge :
VC
ON
T [V
]
Out
put V
olta
ge :
Vo [
V]
Time : t [ms]
13
应用电路应用电路例例
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VO
VO_ADJ
Load_ADJ
GND GND
FLT
CNT
V IN
USB1
VO
VO_ADJ
Load_ADJ
GND GND
FLT
CNT
V IN
USB2
VO
VO_ADJ
Load_ADJ
GND GND
FLT
CNT
V IN
ON/OFF
ERROR
DC/DC
µCOM
Other Pow er
14
压降补偿功能系列产品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
VIN
CONT
GND
VO
VO_ADJ
Load_ADJ
GND
VO (USB) VIN
VCONT
FAULT
H : ONL : OFF Under Development
16
开关稳压器开关稳压器((电压模式电压模式))
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。
VrefR1
R2COUTSBD
PWM Comp.
Error Amp
Tr L
VIN
VOUT
电压信号
17
开关稳压器开关稳压器((电流模式电流模式))
< 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 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。
VrefR1
R2COUTSBD
PWM Comp.
Error Amp
Tr L
VIN
VOUT
ΣCurrentSence
SlopeComp.
电压信号
电流信号
18
开关稳压器反馈控制方式比较开关稳压器反馈控制方式比较电压模式 电流模式
构成 使用输出电压信号来控制。电压反馈
输出电压和电感电流 2 种信号来控制电压 + 电流反馈
相位补偿设计 各电路都需要配置 容易(易于内置)
使用输出电容器 很难让电路稳定工作 容易
动态响应特性 慢 快振荡频率 无论固定还是可变 需要固定最小 ON 时间 无限制 限制在几 %
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电压模式产品的低压工作原理 (( 现有电路现有电路 ))
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。
VDD
VREG_NS
VREG
VB
5.3V
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
ON/OFFCircuit
VREGCircuit VREG
VREG_NS
VDD
MP1
MP2
R1
D1 R2
MN
20
低压工作的电路构成低压工作的电路构成
UVLO
ON/OFFCircuit
VREGCircuit VREG
VREG_NS
VDD
MP1
MP2
R1
D1 R2
MN1
MN2
MN3
MP3
R3D2
R4
C
①
②
③
① 检测出低电压 (5.6V 以下 ) → MN3 ON②MN3 ON 之后, MP3 的 Gate 电位降低,导致 MP3 ON③ 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
VDD
VREG_NS
VREG
VB
5.6V
2121
NJW4152NJW4152低饱和稳压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
NJW4152-AB Buck ConverterInput Voltage vs. Output Voltage
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5
Input Voltage Vin (V)
Out
put V
olta
ge V
out (
V)
Iout=1A
Iout=500mA
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
2222
NJW4152NJW4152内置内置 0.6A/1A MOS FET 0.6A/1A MOS FET 的降压型开关稳压器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
■ 封装HSOP8MSOP8(VSP8)
■ 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
■ 系列产品名 ver. 输出电流 工作电压范围 封装 工作温度范围
NJW4152GM1-A A 1.0A 4.6 ~ 40V HSOP8 一般规格 -40 ~ +85C
NJW4152GM1-A-T1 A 1.0A 4.6 ~ 40V HSOP8 T1 规格 -40 ~ +125C
NJW4152GM1-AB AB 1.0A 3.6 ~ 40V HSOP8 一般规格 -40 ~ +85C
NJW4152GM1-AB-T1 AB 1.0A 3.6 ~ 40V HSOP8 T1 规格 -40 ~ +125C
NJW4152R-B B 600mA 4.6 ~ 40V VSP8 一般规格 -40 ~ +85C
CNFRNF
SW
8765
1234
FB GNDIN-
RT V+
CFB
R2
COUTL
SBD
NJW4152
V INCIN1
R1
VOUT
RFB
RTPV+ON/OFF
ON/OFFHigh: ONLow: OFF (Standby)
CIN2
■ 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
NJW4153NJW4153电流模式、内置电流模式、内置 1A MOSFET1A MOSFET 的降压型开关稳压器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
NJW4153U2( SOT-89-5 )
NJW4153KV1( DFN8-V1 )
■ 应用电路图
ON/OFF
V+
VOUT
V+
IN-
SW
L
GND
COUT
CIN
SBD
NJW4153 R2
R1
CFB
ON/OFF High: ON Low: OFF
(Standby)
24
负载瞬态响应特性比较负载瞬态响应特性比较
0
VIN=12V,Io=200-500mA
TIME t(us):
4.4 40 80 120 160 200
4.6
4.8
5
5.2 0
600
400
NJW4153
OUTP
UT V
OLTA
GEVo
(V)
:
800
OUTP
UT C
URRE
NTIo(
mA)
:
200
OUTPUT VOLTAGE
OUTPUT CURRENT
0TIME t(us):
4.4 40 80 120 160 200
4.6
4.8
5
5.2 0
600
400
VIN=12V,Io=200-500mA
OUTP
UT V
OLTA
GEVo
(V)
:
800OU
TPUT
CUR
RENT
Io(mA
):
200
NJW4152
OUTPUT VOLTAGE
OUTPUT CURRENT
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。
0
VIN=12V,Io=200-500mA
OUTP
UT V
OLTA
GEVo
(V)
:
TIME t(us):
OUTP
UT C
URRE
NTIo(
mA)
:
600
400
200
0
800
4.8
5.2
5
NJW4152
40 80 120 160 200
4.6
4.4
OUTPUT VOLTAGE
OUTPUT CURRENT
0
NJW4153
160
VIN=12V,Io=200-500mA
OUTP
UT V
OLTA
GEVo
(V)
:
4.8
4.6
800
TIME t(us):
OUTP
UT C
URRE
NTIo(
mA)
:
600
400
5.2
200
5
0
4.4 40 80 120 200
OUTPUT VOLTAGE
OUTPUT CURRENT
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内置电流模式相位补偿使电路简单化
NJW4152 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
ON/OFF
V+
IN-GND
SW SBD
L10µH/2.1A
COUT
22µF R2
160kΩ
CFB
27pF
R1
30kΩ
VOUT
5.0VV IN
12VCIN1
10µF
RT
ON/OFF
V+
PV+
IN-
FB
GND
SW
CIN2
0.1µF
RT
27kΩ
CIN1
10µF
CNF
4.7µFRNF
3.3kΩ
SBD
L22µH/2.5A
COUT
4.7µF
R1
5.1kΩ
R2
27kΩ
CFB
220pF
RFB
0kΩ
VOUT
5.0V
V IN
12V
26
NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 (*UD)(*UD)
电流模式、内置电流模式、内置 2.5A / 3.0A / 1.5A MOS FET 2.5A / 3.0A / 1.5A MOS FET 的的 降压型开关稳压器降压型开关稳压器
HSOP85.2×6.2×1.55mm
产品名 输出电流[A]
振荡频率[kHz] 封装
NJW4155 (U.D.) 1.5 300HSOP8TO252-5
NJW4128 (MP) 2.5 300, 450 HSOP8
NJW4154 (MP) 3 300HSOP8TO252-5
- 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■ 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
NJW4128NJW4128负载瞬态响应特性例负载瞬态响应特性例
27
VIN=12V, Vout=3.3VIOUT=500mA to 1.5A
VIN=12V, VOUT=3.3VIOUT=10mA to 1.5A
IL 0.5A→ 1.5A:(0.5A/ DIV)
Δ V=80mVVout(100mV/ DIV)
Vin=12V10s/DIV
IL 0A→ 1.5A:(0.5A/ DIV)
Δ V=140mVVout(100mV/ DIV)
Vin=12V
10s/DIV
⊿120mV
△80mV △140mV
* ReferenceVIN=12V, VOUT=3.3VIOUT=500mA to 1.5A
28
NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 NJW4128 / NJW4154 / NJW4155 (*UD)(*UD)
~ ~ 过电流保护功能过电流保护功能 HiccupHiccup 方式方式的优点 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
50~100 Count 24ms 4ms
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
< Pulse by Pulse >
< Hiccup >
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
0 500 1000 1500 20000
1
2
3
4
输出电流 [mA]
输出电压
[V
]
Hiccup
Normal
29
为何要求为何要求 SW.REG.SW.REG. 的频率要外部同步或的频率要外部同步或 2MHz2MHz 以上以上
29
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)
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。
AM 广播频率530kHz 1600kHz(中国 )设计定到 1800kHz
SW.REG. 开关频率② 在 2MHz 以上工作① 外部同步功能
调谐避开频率冲突③250kHz 以下
30
各种方法和相对应用的区分各种方法和相对应用的区分外部同步功能300k ~ 1MHz
2MHz 以上 250kHz 以下
相对应用 Car AV ECU 、 Meter Panel A part of Car AV
Idling StopHigh power applications
方法选用的理由 为掌握 AM 接受信号频率而选择最佳 SW. 频率。若用 2MHz 以上频率,很可能效率会下降而引起发热。想得到最大最小 Duty 。
和音响有不同的安装空间,无法知道 AM 的状况。使用的是比 AM 频带高的频率,可解决噪声问题。想避开 CISPR 的 6MHz 频率。
和音响有不同的安装空间,无法知道 AM 的状况。使用的是比 AM 频带低的频率,可解决噪声问题。大功率电路为避免效率下降,选用低频带。
L,C等部件尺寸 一般 小 小转换效率 好 可能降低 一般
对 FM 广播的干扰(中国 FM 广播范围: 88~108MHz)
没有 因为接近于 FM 频率,有干扰可能。
Car AV 可使用外部同步来解决。
没有因为低频,很难干扰
相应产品 降圧: NJW4128 NJW4154 NJW4155升压: NJW4132
降圧: NJW4170 NJW4171 NJW4172升压: NJW4132
降圧: NJW4160升压: NJW4140
升压 2-Phase : NJW4141
ON/OFF
V+
VOUT
V+
IN-
SW
L
GND
COUT
CIN
SBD
NJW4153 R2
R1
CFB
ON/OFF High: ON Low: OFF
(Standby)
NJW4170
31
NJW4170NJW4170内置内置 600mA, 1A MOS FET600mA, 1A MOS FET 的降压型开关稳压器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 12V→5V 的应用。
32
新日本无线开关稳压器系列产品新日本无线开关稳压器系列产品 (( 降圧降圧 ))
NJW4152-BIo=600mA, MSOP8fosc=300k ~ 1MHz
NJW4150Io=300mA, TVSP8fosc=1MHz
NJW4158Io=8A, TO220-4pinfosc=150kHz
Output Current
NJW4153Io=1A, SOT89, DFN8fosc=1MHz
1A 3A 8A500mA
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
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新日本无线开关稳压器系列产品 (( 升压升压 ))
1A 3A500mA
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
Vin=4 ~40V
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