超低压差线性稳压器之架构和应用面面观

1. ULDO(超低压差稳压器) or LDO(低压差稳压器)之差异

LDO(Low DropOut)稳压器，是一种用途极为广泛的集成电路(IC)，它的优点有：电路架构简单、输出涟波很低、外部组件很少且简单等等。一般的LDO架构为：一个误差放大器（Error-Amplifier）驱动一个P型MOSFET，利用回授电位与参考电位做比较，使输出保持在正确的电压。但是当系统业者需求的是超低压差、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就变得相当困难了。因此AX6610-6615 ULDO系列产品采用N-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-MOSFET的。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之工作电压。为此，我们设计了另一组电源输入用以提供IC稳定之工作电压，并且大大提升N-MOSFET之驱动能力。藉此方法达成低电压输入转换低电压输出并且能驱动大负载电流。

 AX661x series IC block diagram

2. ULDO之特性和架构

AX6610-6615 之一系列产品设计皆采用双电源之架构来设计，电源VIN为欲作输出转换之来源，电源VCNTL为内部电路所使用之电源。再搭配使用N-MOSFET作为驱动器之种类。AX6610-6615之参考电位设计在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毫秒之软启动时间，可大幅降低开机时之电流突波。输入电压VIN、VCNTL皆具有过低电压侦查功能，当输入电压过低时会停止输出，可避免本身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到之电压是否正确无误，本产品具有POWER-OK脚位，用以提供后端系统警示之用。本身IC内部具备一90奥姆之放电电阻，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（因为此时之发热功率为最大）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(Over-Temperature Protect)，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。此外在线性稳定度（Line-regulation）、负载稳定度（Load-regulation）与电源拒斥比上（PSRR），AX6610-6615亦有相当优异的表现。

3. ULDO之应用面面观和未来产品方向

在标榜”低价、外型轻薄和行动上网功能具备”的未来4C产品前提下，其中的电源设计方案必须摆脱传统的 :

1.外部零件复杂

2.较高的输出noise和待机功耗

3.不够平易近人的BOM cost..

等等限制，为此阿瑟莱特科技特别针对例如UMPC/MID产品而推出兼具极简化外围组件和超低压差的1A to 5A ULDO线性稳压器- AX6610~AX6615系列, 并且为达到产品轻巧和对省电的要求,所以根据Intel ATOM或VIA NANO平台上配置的UMPC/MID电源所需提供的各种低电压转换要求来提供稳定的电源供应方案.   例如 : 1.5V转1.2V稳定供给802.11/蓝牙wireless模块所需的1A~2A电源管理方案或1.8V/1.5V转1.1V供给整合性Chipset PCH (Platform Controller Hub)的1A~7A动态电源所需，可将外部所需要的组件减到最少并且能比传统的开关式稳压器得到更低的ripple noise，对客户而言有极高的性价比。

 AX6610 typical application circuit 

AX6610~6615系列为可提供在大电流, 极低压差(Ultra Low Dropout Voltage),低干扰(Low Ripple Noise)又兼具极低待机功耗(30µA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线性电压转换器，笔记型计算机，主机板，网络系统…等装置的电压转换。

AX6610-6615应用上提供高抗噪声功能(PSRR可达-65dB)及稳定的工作电压，输出电压的瞬时响应快(Fast Transient Response)，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.)及陶瓷电容(MLCC)，其内部具有完整的系统保护功能包括软启动(Soft-Start) 、低电压栓锁(UVLO) 、短路保护(SCP) 、过温度保护(OTP)及过电流保护(OCP)功能而不需使用外部多余组件即可做到上述功能而且使电路设计达到极小化的要求。
AX6610-6615采用底部无遮蔽垫的SOP-8LEP无铅封装,具有散热片可以将热导至印刷电路板上，大幅降低组件表面温度以符合UMPC/MID客户需求。    

亚瑟莱特科技(AXElite Technology)也已在今年推出比AX66xx系列拥有更高耐电压(达到24V rating)并且保有大电流输出，极低压差特性的AX1201~AX1204系列ULDO方案，其高耐压的特性非常适合UMPC/MID/Netbook 的5V或12V低失真电源需求如TV/Monitor的Audio AMP Power等。
 
MH Wang / AXElite Technology
System Application Manager