Микросхемы КМОП стабилизаторов напряжения для бытовой электроники

В статье рассматриваются два типа микросхем КМОП-стабилизаторов напряжения IZ1734/33/IZ1734/50 (3,3 В/5 В, 300 мА) и IZ1735/33/IZ1735/50 (3,3 В/5 В, 500 мА). Микросхемы характеризуются низким током потребления, низким остаточным напряжением (вход–выход) и имеют функцию ограничения тока короткого замыкания.

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 расширяетсярынок компьютерной техники и телекоммуникаций. Это ноутбуки, сотовые телефоны, приводы CD-ROM, 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-технологии. Главным преимуществом КМОП-стабилизаторов является очень низкий ток потребления (порядка 15ч20 мкА), который в сотни раз меньше такового для микросхем классических биполярных стабилизаторов напряжения.

На рис. 1 приведена структурная схема КМОП-стабилизаторов напряжения IZ1734, IZ1735. Каждая микросхема включает в себя источник опорного напряжения, усилитель ошибки, последовательный регулирующий элемент в виде мощного выходного PMOП-транзистора, выходной резистивный делитель напряжения и схему ограничения тока короткого замыкания.

Источник опорного напряжения реализован по схеме, включающей NМОП-транзисторы 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 IZ1734 и IZ1735. Оба типа характеризуютсяминимальной разницей между нестабилизированным 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 PMOП-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 PMOS-транзистора в открытом состоянии. Это объясняется тем, что при малой разнице напряжения между входом и выходом напряжение U_зи выходного транзистора приблизительно равно выходному напряжению микросхемы КМОП-стабилизатора. 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 IZ1734 и IZ1735 составляет от –45 до +125 °С; предельный — от –65 до +150 °С.

Оба типа микросхем КМОП-стабилизаторов напряжения (IZ1734, IZ1735) 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 IZ1734 и IZ1735 соответственно.

Литература

1. Эннс В. И., Кобзев Ю. М. Проектирование аналоговых КМОП-микросхем. Краткий справочник разработчика. М.: Горячая линия-Телеком. 2005.