美国美信公司低压IC选型指南

)能够以大于90%的效率提供20mA至2A的输出电流，无需外部MOSFET，也不需要散热片。


图3. MAX1830开关调节器以高于90%的效率将3.3V电源转换成1.8V，输出电流范围为20mA至2A，无需外部MOSFET。

MAX1830采用微小的16引脚QSOP封装，输入电压范围为3V至5.5V。其静态工作电流为325µA，待机模式下只有0.2µA。较高的开关频率(高达1MHz)允许外部使用小尺寸、低成本的表贴元件。

多输出开关调节器用于多电源供电系统，例如，在笔记本电脑中产生V_CC，可以使用MAX1999，能够产生四路稳压输出(图4)。


图4. MAX1999开关调节器产生四路输出电压，其中包括两路高效率的大功率开关调节器和两个低功率LDO。它还包含电源就绪输出、关断控制、限流以及引脚可编程的上电顺序等功能。

 

数据转换器

A/D转换器

在便携设备中，低功耗对于A/D转换器(ADC)来说非常重要。这些应用通常要求高速转换，而高速与低功耗在系统设计中是相互矛盾的两个因素。针对这类需求，Maxim开发了一系列能够在采样期间保持合理的电流损耗，而在关断期间具有极低电流损耗的ADC。从而使转换器不必连续工作，节省系统功耗。

例如，MAX1115能够每秒钟转换100k次采样。工作在+3V时仅消耗175µA电流；自动关断模式下仅消耗1µA电流。这样，MAX1115能够在间断性采样的应用中节省大量功耗(图5)。


图5. 通过在两次数据转换之间进入1µA低功耗关断模式，MAX1115 8位ADC能够大大降低电源电流。

手机中的信号强度测量(RSSI：接收信号强度测量)是这类应用的一个典型案例，MAX1115以2ksps的速率量化信号，仅从3V电源消耗2µA电流。整体系统误差(失调、积分非线性、增益误差之和)小于1 LSB，SINAD (信号与噪声 + 失真比)低于48dB。

 

D/A转换器

新型D/A转换器(DAC)使得低压数字系统能够产生模拟输出。便携应用中，要求这些IC具有极低功耗并占用极小的电路板空间。例如，低成本的MAX5811即为一个10位、电压输出的DAC，工作电流只有170µA，关断模式下电流低至1µA，非常适合便携式应用。串行数据控制允许其集成到SOT23封装内。

MAX5811采用2.7V单电源供电，提供满摆幅输出。非常适合失调电压调整、设置偏置点调节电流(或电压)等低成本应用，也可以在其它电路中设置稳压输出。

 

运算放大器和电流监测器

运算放大器中，降低供电电压会减小输出电压摆幅，进而降低信噪比(SNR)。考虑到这一因素，很多低压运放为了保持较高的SNR，通常需要提供满摆幅输出。同样，许多运放还具有满摆幅输入电压范围(可以达到单电源或双电源摆幅)。

低压工作不仅降低了信号范围，噪底的提升也使SNR指标更加受限。低压放大器设计要求消耗极低的电流，这会造成更大的放大器噪声。此外，由于使用大阻值反馈电阻(限制系统的电源电流)，也会增大噪声。

在更加复杂的情况下，高阻抗节点很容易通过耦合电容从高速数字信号拾取噪声。因此，高阻引线应尽可能短，并使其远离高速数字信号线。

值得注意的是，低压运放存在一些相互排斥的特性，包括低电源电流、低失调电压和高速。例如，MAX4236A +3V供电系列产品具有1.7MHz的增益带宽积、20µV的失调电压和350µA的电源电流。输入共模电压范围可以达到负压，且满摆幅输出。这些特性使MAX4236A系列运算放大器非常适合在低压、电池供电产品中用作仪表放大器。

Maxim的运算放大器产品线还提供双向、高边电流检测放大器，例如：工作电压为+2.7V的MAX4069系列(图6)。这些电流检测放大器采用高边检流电阻，从而避免了接地问题，芯片采用8/10引脚µMAX®封装。


图6. MAX4070双向检流放大器构成完备的电流至电压转换器

便携产品设计中需要节约每一微安的电流，一些低电压微功耗运算放大器能够显著降低电源电流。+1.4V供电的MAX4036/MAX4038和+1.8V供电的MAX4474运算放大器具有1.2µA (最大值)的极低功耗。提供满摆幅输出，输入范围可扩展至负压。

当运算放大器工作在低压电源时，输入共模电压范围和输出电压摆幅受到极大制约。设计低压电路时必需注意这些输入和输出限制，表3列出了以上讨论运算放大器的一些数据。

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表3. Maxim部分低压运算放大器参数选型表

Part Supply Voltage
Range (V) Supply Current
(&mICro;A, typ/max) Input Common-Mode
Voltage Range (V) Output-Voltage
Swing (V, typ) MAX4036/MAX4038 1.4 to 3.6 0.8/1.2 V_SS to (V_DD - 0.4) (V_SS + 0.002)
to (V_DD - 0.002) MAX4069 2.7 to 24 100/250 1.35 to 24 (V_SS + 0.1)
to (V_DD - 0.09) MAX4070 3.6 to 24 100/250 1.35 to 24 (V_SS + 0.1)
to (V_DD - 0.09) MAX4236A 2.4 to 5.5 350/440 -0.15 to (V_CC - 1.2) (V_EE + 0.05)
to (V_CC - 0.15) MAX4474 1.8 to 5.5 0.75/1.2 V_SS to (V_DD - 1.1) (V_SS + 0.001)
to (V_DD - 0.004)

 

比较器

与低压运算放大器一样，低压比较器需要针对高速、低电源电流和低失调电压进行优化。例如，MAX9100微功耗比较器能够工作在1V至5.5V电源范围，仅消耗12µA (最大值)的电源电流。该器件具有3.7ms的传输延时、2mV失调，输出摆幅可以达到电源电压的0.3V以内，共模范围可以扩展到负压。

有些应用需要监测电源的输出电压，要求超低功耗。MAX9017A采用1.8V至5.5V电源供电，仅消耗1.2µA (典型值)电源电流，在单一芯片内集成了一个电压基准和一个比较器。

 

微处理器监控电路

任何微处理器(µP)系统都需要“监控”管理，以避免出现意想不到的操作。监控电路可以是一个简单的复位发生器，确保上电后通过复位信号使系统在已知条件下启动。当然，许多监控电路还包含了其它功能，例如：备份电池管理、存储器写保护、用于监测软件运行的“看门狗”定时器等。

备份电池能够在V_CC掉电时为一些关键电路(CMOS存储器、实时时钟等)供电，维持这些器件的正常工作。通过监测V_CC，µP监控电路决定何时将系统切换到备份电池供电。低压工作时，还会出现一些5V系统不存在的工程问题。

对于5V系统，只是简单地比较V_CC和备份电池的电压，一旦V_CC低于电池电压，则将系统切换到备份电池供电。但在低压系统中，这样的操作可能会导致开关失效：备份锂电池的电压通常在3.6V左右，高于3.3V系统中V_CC的3.0V下限。Maxim的监控电路允许备份电池电压高于V_CC，只有当V_CC跌落到所设置的门限时才会切换到电池供电，从而解决了这一问题。

MAX823/MAX824提供电压监测和看门狗定时器，采用5引脚SC70和SOT23封装(图7)。


图7. MAX823提供电源电压监测、看门狗、手动复位功能，采用5引脚SC70/SOT23封装。

MAX806R/S/T包括电池切换电路，能够监测3V和5V V_CC双电源供电系统(图8)。该电路中，主V_CC比较器用于监测3V电源，电源失效比较器(PFI)用于监测5V电源。


图8. 配置如图所示，该µP监控电路用于监测双电压系统的5V和3V V

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