Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2007 №10

Микропотребляющие компоненты Microchip

Смирнов Иван


Компания Microchip Technology Inc., известная в первую очередь как ведущий мировой производитель 8- и 16-разрядных микроконтроллеров, так же является крупным производителем интерфейсных и аналоговых микросхем.

Введение

Ассортимент различных типов аналогоцифровых микросхем, предлагаемых Microchip, без учета микроконтроллеров в настоящее время насчитывает более 500 видов и более 300 наименований.

Среди них можно выделить АЦП (высокоточные дельта-сигма и последовательного приближения), ЦАП, микропотребляющие линейные ОУ (в том числе с PGA и SGA) и компараторы с rail-to-rail по входу и выходу, источники опорного напряжения, различные устройства преобразования и контроля питания (импульсные и линейные стабилизаторы питания, супервизоры, детекторы питания, MOSFET-драйверы, микросхемы для зарядки, многофункциональные преобразователи на основе переключаемых конденсаторов “Charge Pumps”), датчики температуры (с линейным и цифровым выходом), интерфейсные микросхемы (трансиверы СAN и LIN, контроллеры IrDA) и множество других микросхем.

Компания Microchip Technology постоянно разрабатывает и внедряет в производство все более совершенную продукцию, отвечающую растущим требованиям современного рынка электронных устройств относительно высокой функциональности, снижения потребления питания, цены и качества предлагаемой продукции в соответствии с международными стандартами.

Большинство аналоговых микросхем лучшие на рынке показатели энергопотребления и производительности.

Естественно, что для обеспечения микропотребления всей схемы необходимо минимизировать потребление каждого элемента в отдельности. Среди продукции Microchip есть не только микроконтроллеры с низким потреблением и микропотребляющие периферийные компоненты, но и элементы, обеспечивающие работу схем формирования питания — стабилизаторы и контроллеры заряда батарей.

На рисунке представлены аналоговые микросхемы Microchip, имеющие одни из лучших показателей в своем классе по потреблению электроэнергии.

Аналоговые микросхемы Microchip
Рисунок. Аналоговые микросхемы Microchip

В этой статье рассматриваются наиболее интересные микропотребляющие аналоговые микросхемы Microchip, запущенные в массовое производство за последние полгода.

Конвертер напряжения MCP1252

Требования, предъявляемые к конвертеру питания портативных устройств, можно свести к усредненному списку из пяти пунктов:

  1. Стабилизированный выход.
  2. Возможность работы как на повышение, так и на понижение напряжения (для питания 3,3-вольтовых устройств от одного литиевого элемента).
  3. Высокий КПД.
  4. Минимальное число внешних компонентов.
  5. Минимальный уровень помех и пульсаций.

Традиционные решения в виде LDO и импульсных индуктивных преобразователей с трудом проходят по трем из пяти пунктов, а новый преобразователь питания от Microchip Technology — MCP1252-33x50 — удовлетворяет всем пяти.

Высокочастотная (650 кГц) «емкостная помпа» принимает на вход 2–5,5 В и на выходе выдает стабилизированные 3,3 или 5,0 В при токе до 120 мА. Высокая частота обеспечивает низкое выходное сопротивление и упрощает дизайн фильтров питания. В качестве накопителя заряда используются внешние конденсаторы общего назначения, что снижает бюджет устройства, а отсутствие коммутируемой индуктивности благоприятно влияет на ЭМС. Довершают картину компактный корпус MSOP-8 и умеренный набор внешних элементов.

Контроллер заряда литиевых аккумуляторов MCP7384x

Семейство однокристальных контроллеров заряда литиевых аккумуляторов (Li-Ion и Li-Pol) интересно сочетанием компактности, низкой цены и хорошей гибкости, что востребовано в автономных носимых устройствах. Использование внешнего токового шунта и регулирующего элемента позволяют работать сшироким диапазоном емкостей — от десятков мА·ч до единиц А·ч. Встроенный таймер и вход термодатчика повышают безопасность процесса зарядки, а интеллектуальная начинка контроллера позволяет использовать литиевые аккумуляторы даже в устройствах, не оснащенных микроконтроллером.

Контроллеры MCP73833/4 обеспечивают все функции, необходимые для безопасного заряда одноячеечного аккумулятора.

Основные характеристики:

  • встроенный силовой транзистор;
  • встроенный датчик тока;
  • встроенная защита от разряда аккумулятора через цепь питания;
  • работа в режимах постоянного тока и постоянного напряжения с контролем температуры аккумулятора;
  • программируемый ток заряда — до 1 А;
  • автоматическое прекращение заряда;
  • автоматический переход в низкопотребляющий режим при отключении источника.

В сентябре Microchip анонсировал контроллеры заряда батарей Li-Ion/Li-Polymer с автоматическим определением источника питания USB или переменного тока.

Основные особенности:

  • Ток заряда: до 500 мA в режиме USB, до 1 A в режиме питания от источника переменного тока.
  • Миниатюрные корпуса: 10-выводные MSOP и 3×3 мм DFN.

Для изучения особенностей контроллеров заряда MCP73837/8 и разработки собственных приложений компания Microchip предлагает разработчикам отладочную плату MCP73837EV.

MCP73837/8 производятся в миниатюрных корпусах 10-выводном MSOP и 3×3 мм DFN.

Индуктивный повышающий контроллер питания MCP1651

Индуктивный контроллер напряжения MCP1651, разработанный для применения в портативных приложениях (корпус MSOP8, MSOP10), позволяет выдавать 5 Вт мощности в нагрузку при собственном токе потребления Iq = 120 мкА.

Основные особенности:

  1. высокая частота коммутации — 750 кГц — позволяет использовать компактные SMD-дроссели и в сочетании с несложным фильтром обеспечивает низкий уровень выходных пульсаций;
  2. внешний ключ и обратная связь через резистивный делитель обеспечивают характеристики схемы питания, ограниченные только возможностями ключа;
  3. вход ShutDown и Low Battery Detect для систем с батарейным питанием;
  4. ставший традиционным для Microchip Technology корпус MSOP-8, 10.

Микропотребляющий линейный регулятор напряжения MCP1702

MCP1702 — это микропотребляющий линейный регулятор напряжения с низким падением напряжения и с выходным током до 250 мА. MCP1702 работает с входным напряжением до 13,2 В, что в комбинации с малым током потребления 2 мкА делает его подходящим для приборов с питанием от нескольких элементов, алколайновых элементов 9 В или литиевых батарей.

Основные характеристики:

  • типовой ток потребления — 2,0 мкА;
  • диапазон входных напряжений: 2,7–13,2 В;
  • выходной ток при выходном напряжении ≥2,5 В: 250 мА; выходной ток при выходном напряжении <2,5 В – 200 мА;
  • фиксированные выходные напряжения от 1,2 до 5,5 В с шагом 0,1 В;
  • стабильная работа с выходным конденсатором от 1,0 до 22 мкФ;
  • защита от короткого замыкания;
  • тепловая защита;
  • различные корпуса: SOT-23A, SOT-89, TO-92-3.

MCP1703 — стабилизатор с увеличенным допустимым входным напряжением

MCP1703 — это версия микропотребляющего стабилизатора MCP1702 с увеличенным допустимым входным напряжением 16 В.

Наиболее популярные LDO Microchip приведены в таблице 1.

Таблица 1. Спецификация наиболее популярных LDO компании Microchip
Спецификация наиболее популярных LDO компании Microchip

Стабилизатор с низким падением напряжения MCP1727

MCP1727 — первый в индустрии стабилизатор с низким падением напряжения с номинальным током нагрузки 1,5 А, настраиваемой функцией PowerGood и возможностью отключения логическим уровнем.

Основные характеристики:

  • ток нагрузки: 1,5 А;
  • диапазон входных напряжений: 2,3–6,0 В;
  • вариант с фиксированным выходным напряжением (0,8, 1,2, 1,8, 2,5, 3,0, 3,5, 5,0 В) и регулируемым (0,8–5,0 В) выходным напряжением;
  • погрешность выходного напряжения 0,5%;
  • низкое падение напряжения: 330 мВ при токе нагрузки 1,5 А;
  • для стабильной работы достаточно керамического конденсатора 1 мкФ на выходе;
  • ток потребления: 120 мкА;
  • ток потребления врежиме отключения: 0,1мкА;
  • выход Power Good с настраиваемой задержкой (функция супервизора);
  • защита от перегрузки и перегрева;
  • сверхминиатюрный корпус DFN-8 (3×3 мм), либо SOIC-8.

Стабилизатор предназначен для использования в устройствах с батарейным питанием.

Сигма-дельта АЦП MCP3551/53

Еще пять лет назад высокоразрядные сигма-дельта АЦП были прерогативой лабораторного измерительного оборудования, а сегодня цены на преобразователи от Microchip опустились до отметки $3,3 в партиях 1000 шт. В отличие от старших моделей других производителей, MCP3551/53 (разрядность 22 и 21 бит соответственно) имеют только один дифференциальный вход и не содержат PGA, что, впрочем, компенсируется отменной метрологией. По структуре и реализации АЦП зарегистрировано два патента. Устройство обеспечивает недостижимое ранее значение полной некомпенсируемой погрешности 6 млн–1 при отсутствии калибровки и абсолютной нечувствительности к температуре. Сверхнизкое потребление — 140 и 1 мкА в режимах преобразования и ожидания соответственно, встроенный калиброванный генератор и расширенный температурный диапазон расширяют область применения и упрощают интеграцию АЦП в устройства.

MCP355x обеспечивают высокую точность и низкий уровень шумов для задач, связанных с прямым измерением сигналов от первичных преобразователей, таких как сенсоры давления, температуры, влажности и т. д. Благодаря наличию внутреннего генератора для использования АЦП в задачах высокоточного измерения требуется минимум внешних компонентов. Высокоомный дифференциальный вход позволяет работать с широким спектром разнообразных сенсоров и измерительных устройств. MCP355x имеют рабочий температурный диапазон от –40 до +125 °С и выпускаются в компактных 8-выводных корпусах MSOP и SOIC.

Основные технические характеристики:

  • разрядность без пропуска кодов — 22 бита (MCP3551) – 20 бит (MCP3553);
  • эффективная разрядность — 21,9 бит (MCP3551) – 20,6 бит (MCP3553);
  • автоматическая внутренняя компенсация смещения и погрешности усиления;
  • низкий выходной шум — 2,5 мкВ (MCP3551);
  • погрешность смещения — 3 мкВ;
  • типичная мультипликативная погрешность — 2 млн–1;
  • максимальная погрешность интегральной нелинейности — 6 млн–1;
  • абсолютная погрешность измерения — не более 10 млн–1 (MCP3551);
  • частота выдачи данных — 13,75 Гц (MCP3551) или 60 Гц (MCP3553);
  • установление сигнала за 1 такт;
  • режимы непрерывного и одиночного измерения;
  • интерфейс SPI;
  • ток преобразования — от 100 мкА (2,7 В) до 120 мкА (5 В);
  • тип корпуса — SOIC8 и MSOP8;
  • дифференциальный вход с допустимым синфазным напряжением от Vss до Vdd;
  • однополярное питание от 2,7 до 5,5 В;
  • расширенный температурный диапазон (от –40 до +125 °С).

В таблице 2 приведены основные особенности сигма-дельта АЦП Microchip.

Таблица 2. Спецификация дельта:сигма АЦП компании Microchip
Спецификация дельта:сигма АЦП компании Microchip

Супервизоры питания MCP102-103-121-131

Супервизоры питания заменяют встроенный модуль BOR микроконтроллера, но при этом потребляют существенно меньший ток и используются для контроля уровня напряжения питания, а также защиты от провалов питающих напряжений.

Основные характеристики:

  • низкое напряжение питания: 1,75 мкА;
  • напряжения срабатывания: 1,9, 2,32, 2,63, 2,93, 3,08, 4,38, 4,63 В;
  • сброс микроконтроллера в случае провалов напряжения;
  • диапазон рабочих температур: –40… +125 °С;
  • инверсный выход сброса RST: – МСР102/103 — push-pull;
    • МСР121 — открытый сток;
    • МСР131 — открытый сток с подтягивающим резистором 100 кОм;
  • корпус: SC-70, SOT-23, TO-92.

В таблице 3 приводятся характеристики супервизоров Microchip с током потребления 1 мкА.

Таблица 3. Микропотребляющие супервизоры Microchip
Микропотребляющие супервизоры Microchip

Благодаря компактному корпусу и большому выбору напряжений срабатывания рекомендуются для использования в устройствах с автономным питанием.

Термодатчики с аналоговым выходом TC1047A и MCP970х

TC1047A получил широкое распространение благодаря высокой для своего класса точности, компактному корпусу и удобной для пересчета в градусы передаточной функцией. Более новая разработка — термодатчик MCP970х — отличается низкой ценой и сверхкомпактным корпусом SC70-5, выпускается в двух модификациях с разными температурными коэффициентами — стандартные для Microchip 10 мВ/°С (MCP9700) и 19,53 мВ/°С (MCP9701 — замена MAX6612 и аналогичных термодатчиков).

Операционные усилители и компараторы MCP6xxx

Ассортимент операционных усилителей компании Microchip охватывает несколько десятков устройств в сегменте общего назначения с широким диапазоном характеристик. Особенно необходимо отметить не имеющие аналогов низкочастотные микропотребляющие ОУ MCP614x с рабочим током 0,6 мкА на усилитель, полосой пропускания 100 кГц, максимальным Uсм 3 мВ и диапазоном питания 1,4–5,5 В. Для применения в сверхминиатюрных устройствах предлагаются ОУ в корпусах SOT23-5 и SC70-5.

Усилители MCP6G01/2/3/4 с программируемым коэффициентом усиления

Это новая линейка усилителей с программируемым коэффициентом усиления MCP6G0x. Все усилители имеют неинвертирующий вход и один вход установки коэффициента усиления: 1, 10, 50.

Доступны микросхемы с одним усилителем на кристалле (MCP6G01, MCP6G03), сдвоенные (MCP6G02) и счетверенные (MCP6G04) усилители.

Основные особенности:

  • rail-to-rail вход и выход;
  • ошибка коэффициента усиления не более ±1%;
  • высокая полоса пропускания: от 250 до 900 кГц;
  • низкий ток потребления — типовое значение 110 мкА;
  • однополярное напряжение питания: +1,8...+5,5 В;
  • расширенный температурный диапазон: –40... +125 °С.

Цифровые потенциометры

Проверенные временем MCP4ххх0 благодаря хорошей метрологии и входу ShutDown успешно справляются с задачей подстройки параметров аналогового тракта в портативных измерительных приборах, а также могут использоваться в качестве дешевой альтернативы 8-разрядному ЦАП в задачах генерации аналоговых сигналов, в том числе звука.

Семейство MCP402x имеет функцию сохранения «положения движка» при отключении питания (значение сохраняется в энергонезависимой памяти) и отличается упрощенным интерфейсом в виде входов StepUp/StepDown. Оптимальные области применения — заводская настройка аналоговых схем и использование в устройствах, не оснащенных микроконтроллером.

Программируемый датчик температуры MCP98242 со встроенной EEPROM

MCP98242 выпускается в корпусах DFN (2×3 мм) и TSSOP, имеет интерфейс I2C и возможность конфигурирования.

Основные особенности MCP98242:

  • диапазон измерения температуры: –40...+125 °С с точностью ±0,5 °С в диапазоне +75...+95 °С и ±2,0 °С в диапазоне –20...+125 °С;
  • встроенный дельта-сигма АЦП;
  • интегрированная память EEPROM объемом 256 байт;
  • напряжение питания 3,0–3,6 В;
  • низкий ток потребления: 3 мкА в ждущем режиме, 1,1 мА в режиме записи, 100 мкА в режиме чтения;
  • программная защита EEPROM от записи;
  • программируемый логический выход тревоги по температуре.

SEEPROM в корпусе SOT23-6

Компактный корпус позволяет использовать SEEPROM в условиях, не доступных для SOIC и даже MSOP. Например, в сфере измерительных приборов с выносным аналоговым преобразователем задача идентификации и хранения калибровочных данных преобразователя легко решается при помощи микросхемы SEEPROM, установленной в корпус разъема. Это позволяет расширить область применения прибора за счет использования преобразователей на разные диапазоны или типы входных воздействий, а также решает проблему взаимозаменяемости преобразователей и электронных блоков. SEEPROM в корпусах SOT23-6 выпускается под интерфейсы SPI, I2C и Microwire, охватывают емкости от 128 бит до 16 кбит.

Заключение

В данной статье мы попытались наиболее подробно рассмотреть последние новинки аналоговой и интерфейсной продукции Microchip с низким потреблением и большой функциональностью, которые поступили в массовое производство за прошедшие полгода.

Отметим, что ассортимент аналоговых и интерфейсных решений Microchip насчитывает более 3000 наименований, и в данной статье отражены далеко не все интересные решения, предлагаемые компанией.

Тем не менее информация по аналоговой и интерфейсной продукции Microchip — последние версии документации всегда доступна на сайте компании www.miсrochip.com/ analog. Примеры по применению: www.microchip.com->AppNotes, программное обеспечение для разработки и отладки, необходимая техническая литература: www.microchip.com->DevTools.

Высокая конкурентоспособность продукции Microchip как в области аналоговой и интерфейсной продукции, так и в области 8- и 16-разрядных контроллеров, обеспечивается, прежде всего, постоянным совершенствованием и системным подходом к анализу и отслеживанию современных потребностей рынка электронных компонентов, непрерывной работой с заказчиками и потенциальными клиентами.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке