LMG3410R050通過集成一系列獨特功能簡化設計,最大限度地提高可靠性并優(yōu)化性能,為傳統(tǒng)共源共柵GaN和獨立GaN FET提供了智能替代方案。任何電源。集成門驅動器可實現(xiàn)100V /ns切換,并且零Vds振鈴,<100 ns電流限制可自我保護,防止意外射擊,過溫關閉可防止熱失控,系統(tǒng)接口信號提供自我監(jiān)控功能。
主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片,而有的是表面貼裝式封裝,其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片,由著名芯片設計公司Intersil設計。它支持兩/三/四相供電,支持VRM9.0規(guī)范,電壓輸出范圍是1.1V-1.85V,能為0.025V的間隔調整輸出,開關頻率高達80KHz,具有電源大、紋波小、內阻小等特點,能精密調整CPU供電電壓。
所有電子設備都有電源,但是不同的系統(tǒng)對電源的要求不同。為了發(fā)揮電子系統(tǒng)的最佳性能,需要選擇最適合的電源管理方式。
首先,電子設備的核心是半導體芯片。而為了提高電路的密度,芯片的特征尺寸始終朝著減小的趨勢發(fā)展,電場強度隨距離的減小而線性增加,如果電源電壓還是原來的5V,產生的電場強度足以把芯片擊穿。所以,這樣,電子系統(tǒng)對電源電壓的要求就發(fā)生了變化,也就是需要不同的降壓型電源。為了在降壓的同時保持高效率,一般會采用降壓型開關電源。
同時,許多電子系統(tǒng)還需要高于供電電壓的電源,比如在電池供電設備中,驅動液晶顯示的背光電源,普通的白光LED驅動等,都需要對系統(tǒng)電源進行升壓,這就需要用到升壓型開關電源。
此外,現(xiàn)代電子系統(tǒng)正在向高速、高增益、高可靠性方向發(fā)展,電源上的微小干擾都對電子設備的性能有影響,這就需要在噪聲、紋波等方面有優(yōu)勢的電源,需要對系統(tǒng)電源進行穩(wěn)壓、濾波等處理,這就需要用到線性電源。
上述不同的電源管理方式,可以通過相應的電源芯片,結合極少的外圍元件,就能夠實現(xiàn)。可見,發(fā)展電源管理芯片是提高整機性能的必不可少的手段。
電源管理的范疇比較廣,既包括單獨的電能變換(主要是直流到直流,即DC/DC),單獨的電能分配和檢測,也包括電能變換和電能管理相結合的系統(tǒng)。相應的,電源管理芯片的分類也包括這些方面,比如線性電源芯片、電壓基準芯片、開關電源芯片、LCD驅動芯片、LED驅動芯片、電壓檢測芯片、電池充電管理芯片等。下面簡要介紹一下電源管理芯片的主要類型和應用情況。
如果所設計的電路要求電源有高的噪音和紋波抑制,要求占用PCB板面積小(如手機等手持電子產品),電路電源不允許使用電感器(如手機),電源需要具有瞬時校準和輸出狀態(tài)自檢功能,要求穩(wěn)壓器壓降及自身功耗低,線路成本低且方案簡單,那么線性電源是最恰當?shù)倪x擇。這種電源包括如下的技術:精密的電壓基準,高性能、低噪音的運放,低壓降調整管,低靜態(tài)電流。
在小功率供電、運放負電源、LCD/LED驅動等場合,常應用基于電容的開關電源芯片,也就是通常所說的電荷泵(Charge Pump)。基于電荷泵工作原理的芯片產品很多,比如AAT3113。這是一種由低噪聲、恒定頻率的電荷泵DC/DC轉換器構成的白光LED驅動芯片。AAT3113采用分數(shù)倍(1.5×)轉換以提高效率。該器件采用并聯(lián)方式驅動4路LED。輸入電壓范圍為2.7V~5.5V,可為每路輸出提供約20mA的電流。該器件還具備熱管理系統(tǒng)特性,以保護任何輸出引腳所出現(xiàn)的短路。其嵌入的軟啟動電路可防止啟動時的電流過沖。AAT3113利用簡單串行控制接口對芯片進行使能、關斷和32級對數(shù)刻度亮度控制。
而基于電感的DC/DC芯片的應用范圍最廣泛,應用包括掌上電腦、相機、備用電池、便攜式儀器、微型電話、電動機速度控制、顯示偏置和顏色調整器等。主要的技術包括:BOOST結構電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析,BUCK結構電壓模式環(huán)路穩(wěn)定性分析,BUCK結構電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析,過流、過溫、過壓和軟啟動保護功能,同步整流技術分析,基準電壓技術分析。
除了基本的電源變換芯片,電源管理芯片還包括以合理利用電源為目的的電源控制類芯片。如NiH電池智能快速充電芯片,鋰離子電池充電、放電管理芯片,鋰離子電池過壓、過流、過溫、短路保護芯片;在線路供電和備用電池之間進行切換管理的芯片,USB電源管理芯片;電荷泵,多路LDO供電,加電時序控制,多種保護,電池充放電管理的復雜電源芯片等。
特別是在消費類電子方面。比如便攜式DVD、手機、數(shù)碼相機等,幾乎用1塊-2塊電源管理芯片就能夠提供復雜的多路電源,使系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最佳。
電子設備所具備的功能越多、性能越高,其結構、技術、系統(tǒng)就越復雜,傳統(tǒng)的模擬技術電源管理IC滿足系統(tǒng)整體電源管理要求的難度也就越大,價格也更加昂貴。數(shù)字控制器的核心主要由三個特殊模塊組成:抗混疊(anti-aliasing)濾波器、模數(shù)轉換器(ADC)和數(shù)字脈沖寬度調制器(DPWM)。為了達到與模擬控制架構同等的性能指標,必須具備高分辨率、高速和線性ADC以及高分辨率、高速PWM電路設計。ADC分辨率必須能夠滿足誤差小于輸出電壓允許變化的范圍,所需的輸出電壓紋波越小,則對ADC的分辨率要求越高。同時,由于抗混疊濾波器以及流水線式或SAR模數(shù)轉換器會引入環(huán)路延時,所以我們迫切需要高采樣速率的模數(shù)轉換器。模擬控制器對所產生的可能脈沖寬度存在固有的限制,而DPWM可以產生離散和有限的PWM寬度集。從穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出角度看,只可能有一組離散的輸出電壓。由于DPWM是反饋環(huán)路中的一部分,因此DPWM的分辨率必須足夠高才能使輸出不顯示眾所周知的極限周值。不顯示任何極限周值所需的最少位數(shù)取決于拓撲、輸出電壓和ADC分辨率。同時,系統(tǒng)的環(huán)路穩(wěn)定性由PI或者PID控制器來調整。
電源管理半導體本中的主導部分是電源管理IC,大致可歸納為下述8種。
1、AC/DC調制IC,內含低電壓控制電路及高壓開關晶體管,
2、DC/DC調制IC,包括升壓/降壓調節(jié)器,以及電荷泵
3、功率因數(shù)控制PFC預調制 IC,提供具有功率因數(shù)校正功能的電源輸入電路
4、脈沖調制或脈幅調制PWM/ PFM控制IC,為脈沖頻率調制和/或脈沖寬度調制控制器,用于驅動外部開關,
5、線性調制IC(如線性低壓降穩(wěn)壓器LDO等),包括正向和負向調節(jié)器,以及低壓降LDO調制管
6、電池充電和管理I。包括電池充電、保護及電量顯示I,以及可進行電池數(shù)據(jù)通訊“"智能"電池 IC;
7、熱插板控制IC(免除從工作系統(tǒng)中插入或拔除另一接口的影響);
8、MOSFET或IGBT的開關功能ic。
在這些電源管理IC中,電壓調節(jié)IC是發(fā)展最快、產量最大的一部分。各種電源管理IC基本上和一些相關的應用相聯(lián)系,所以
針對不同應用,還可以列出更多類型的器件。
電源管理的技術趨勢是高效能、低功耗、智能化。
提高效能涉及兩個不同方面的內容:一方面想要保持能量轉換的綜合效率,同時還希望減小設備的尺寸;另一方面是保護尺寸
不變,大幅度提高效能。
LMG3410R050介紹
特性
TI GaN工藝通過加速可靠性應用硬切換任務配置文件進行認證
實現(xiàn)高密度電源轉換設計< ul>
在共源共柵或獨立GaN FET上具有出色的系統(tǒng)性能
低電感8mm x 8mm QFN封裝,易于設計和布局
可調節(jié)驅動強度,實現(xiàn)開關性能和EMIControl
數(shù)字故障狀態(tài)OutputSignal
僅+12 V未調節(jié)SupplyNeeded
集成門驅動器
零公共源電感
20 ns MHz操作的傳播延遲
可靠性的工藝調諧柵極偏置電壓
25至100V /ns用戶可調節(jié)斜率
魯棒保護
無需外部保護組件
過度保護,<100ns響應
&gt; 150V /nsSlew速率抗擾度
瞬態(tài)過電壓免疫
過溫保護
U所有SupplyRails上的VLO保護