二、CMOS LDO产品的应用 由于CMOS LDO产品的拓扑结构决定了其较低静态工作电流的特性,使得其非常适合在电池供电的手持设备系统中应用。下面以PHS手机为例来说明CMOS LDO的应用和选择。 1.Baseband Chipset Power Supply Baseband数字电路部分的工作电压在1.8V~2.6V之间,当手机锂电池的电压降到3.3V~3.2V时,手机将关机,这时电池到BB工作电压的压差为500mV~600mV,对于CMOS LDO来说,这么大的工作电压和压差使LDO正常工作不是问题,低噪音和高PSRR都不是问题,而对BB工作在轻载时LDO的静态电流要求要非常小。Baseband模拟电路部分的工作电压在2.4V~3.0V,与手机最低工作电压的差值为200mV~600mV,同时,需要在低频时(217Hz)有较高的PSRR,用以抑制RF部分对电池的干扰。此外,这颗LDO的会始终处于工作状态,所以也要求有极低的静态电流。 2.RF Power Supply RF电路需要2.6V~3.0V的工作电压。在电路中,如低噪音运放(LNA),up/down converter,mixer,PLL,VCO,和IF stage都要求很低噪音和很高PSRR的LDO 3.TCXO Power Supply 温度补偿晶振(TCXO)需要的是一颗极低噪音并带有enable pin的LDO,尽管TCXO只需要5mA的工作电流,但它同样要一颗单独的高PSRR的LDO为其供电,来隔离其他噪声源,如RF产生的低频脉冲噪声。 4.RTC Power Supply RTC电源会一直处于工作状态,即使在手机关机以后。因此它需要一颗极低静态电流的LDO,同时,这颗LDO要求具有小的反向漏电流的保护功能。 5.Audio Power Supply 在手机音频电源方面,会用到300mA~500mA稍大电流的CMOS LDO,同时,也要求在音频范围内(20Hz~20kHz)有低噪音和高PSRR的特性,来保证良好的音质要求。 三、CMOS LDO产品的设计思想 以下着重从Noise方面来阐述CMOS LDO的设计思想。 从上面这个框图可以看出,方案一比方案二要多封装出来一个Pin,这个Pin一般称作”Bypass”,对于这个Bypass管脚的作用描述往往是:An external bypass capacitor, connected to this terminal, in conjunction with an internal resistor, creates a low-pass filter to further reduce regulator noise.(Bypass脚外接一个电容,与电路内部的电阻组成低通滤波器,用以减小Regulator的输出噪声)。因为加了这个Bypass电容(一般10nF),LDO对Enable(使能)响应速度会变慢(从us级到ms级)。因此如果LDO的应用场合没有低噪声的要求或对噪声要求不高,一般建议可不加这个电容。 LDO的输出噪声主要来自于Voltage Reference这个模块,Bypass脚就是外接在Voltage Reference的输出端。因此将Voltage Reference的噪声降低,就能降低LDO的输出噪声。 方案一中,如不加bypass电容,CMOS LDO的噪声一般在200~450uVrms(没有负载时的电源电流越小,这个噪声越大),加了这个电容滤波后,LDO的噪声一般为30~50 uVrms,因此方案一的低噪声CMOS LDO都是有这个Bypass脚,并且是必须加这个滤波电容才能做到低噪声。 当然也有例外,个别欧美的大厂商采用先进的工艺设计生产的的CMOS LDO把本该外面加的Bypass电容做到了芯片里面,这样的LDO产品的噪声约为100 uVrms的水平。 方案一的思路是将噪声用滤波器过滤掉大部分,而方案二的思路是将噪声源减少,其核心就是低噪声的器件工艺。采用方案二的CMOS LDO根本不需要Bypass电容,就能使输出噪声降低到30~50 uVrms。 |