CC BY
57Микросхемы
КМОП-стабилизаторов
напряжения
для бытовой электроники
Валентин СЯКЕРСКИИ Сергей ШВЕДОВ Михаил БОБРОВНИЦКИИ Сергей МИНЬКО Сергей ЕФИМЕНКО [email protected]
В статье рассматриваются два типа микросхем КМОП-стабилизаторов напряжения 121734-33/121734-50 (3,3 В/5 В, 300 мА) и 121735-33/121735-50 (3,3 В/5 В, 500 мА). Микросхемы характеризуются низким током потребления, низким остаточным напряжением (вход-выход) и имеют функцию ограничения тока короткого замыкания.
Рис. 1. Структурная схема микросхем стабилизаторов напряжения И1734, И1735: А1 — усилитель ошибки; Р1—Р3 — резисторы; VII — транзистор
Для устойчивой работы электронной аппаратуры необходимо наличие стабилизированных напряжений питания, формирование которых осуществляется источниками питания. Известно, что применение интегральных микросхем в источниках питания делает аппаратуру более компактной и экономичной. Стабилизаторы напряжения — это микросхемы, преобразующие постоянное нестабилизированное входное напряжение в стабилизированное выходное напряжение.
В последние годы все более расширяется-рынок компьютерной техники и телекоммуникаций. Это ноутбуки, сотовые телефоны, приводы СБ-ИОМ, сетевые карты, микропроцессоры, модули оперативной памяти, системы беспроводной связи, системы, питающиеся от батарей, и др. Данные устройства характеризуются специфическими требованиями, которые не могут быть обеспечены при использовании традиционных биполярных микросхем стабилизаторов: чрезвычайно низкий ток потребления, низкое остаточное напряжение (вход-выход), высокая точность выходного напряжения.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается большое количество микросхем стабилизаторов напряжения. Большинство таких микросхем изготовлены по биполярной технологии. Описываемые в данной статье микросхемы стабилизаторов напряжения изготавливаются по КМОП-тех-нологии. Главным преимуществом КМОП-стабилизаторов является очень низкий ток потребления (порядка 15^20 мкА), который в сотни раз меньше такового для микросхем классических биполярных стабилизаторов напряжения.
На рис. 1 приведена структурная схема КМОП-стабилизаторов напряжения Е1734, Е1735. Каждая микросхема включает в себя
источник опорного напряжения, усилитель ошибки, последовательный регулирующий элемент в виде мощного выходного РМОП-транзистора, выходной резистивный делитель напряжения и схему ограничения тока короткого замыкания.
Источник опорного напряжения реализован по схеме, включающей NМОП-транзис-торы со встроенным и индуцированным каналом [1]. Такая схема позволяет создать термостабилизированное опорное напряжение при очень низком токе потребления.
В таблице приведены основные параметры микросхем КМОП-стабилизаторов напряжения Е1734 и Е1735. Оба типа характери-зуютсяминимальной разницей между неста-билизированным входным напряжением и стабилизированным выходным, т. е. низким остаточным напряжением (вход- выход).
Совокупность данных факторов (низкое остаточное напряжение и ток потребления) позволяет создавать источники питания для
электронной аппаратуры с малой рассеиваемой мощностью. Низкое остаточное напряжение обеспечивается путем использования в выходном каскаде КМОП-стабилизатора напряжения мощного РМОП-транзистора, обладающего низким сопротивлением канала в открытом состоянии (рис. 2). Также малые величины емкостей внешних конденсаторов приводят к уменьшению габаритов источников питания.
Значение остаточного напряжения прямо пропорционально выходному току и зависит от номинала выходного напряжения. С уменьшением номинала выходного напряжения остаточное напряжение увеличивается, так как растет сопротивление канала мощного выходного РМО8-транзистора в открытом состоянии. Это объясняется тем, что при малой разнице напряжения между входом и выходом напряжение Изи выходного транзистора приблизительно равно выходному напряжению микросхемы КМОП-стабили-
Типо- номинал Выходное напряжение, В Остаточное напряжение, В (типовое) Выходной ток, мА Ток потребления, мкА Рабочий диапазон входного напряжения, В Дополнительные функции
121734-33 3,3±2% 0,47 300 <20 4-12 Ограничение тока короткого замыкания
121734-50 5,0±2% 0,4 5,5-12
121735-33 3,3±2% 0,65 500 4,7-12
121735-50 5,0±2% 0,51 5,5-12
=, Ст г • • • 1 О¥оит =, Соїгі
Оп Cout
121734 1 мкФ 1 мкФ
121735 1 мкФ 4,7 мкФ
Рис. 2. Типовая схема применения
затора. Следовательно, чтобы обеспечить один и тот же ток, необходимо увеличить разность напряжений сток-исток, которая и есть не что иное, как остаточное напряжение.
Оба типа микросхем имеют встроенную схему ограничения тока короткого замыкания.
Рабочий диапазон температур микросхем Е1734 и Е1735 составляет от -45 до +125 °С; предельный — от -65 до +150 °С.
Оба типа микросхем КМОП-стабилиза-торов напряжения (Е1734, К1735) выпускаются с выходным напряжением 3,3 и 5 В. Выходное напряжение подстраивается в процессе производства путем пережигания металлических перемычек, благодаря чему технологический разброс выходного напряжения не превышает ±2%. Выходной ток составляет 300 мА и 500 мА для К1734 и К1735 соответственно. ■
Литература
1. Эннс В. И., Кобзев Ю. М. Проектирование аналоговых КМОП-микросхем. Краткий справочник разработчика. М.: Горячая линия-Телеком. 2005.
