用于低压系统的模拟IC
这篇关于低压IC的文章讨论了多种型号的低压IC，其中包括：电压调节器、数据转换器、运算放大器、电流监测器、比较器、微处理器监控电路、电压基准、模拟开关以及数据收发器。此外，本文还讨论了关于省电以及低压系统管理的相关信息。
引言
低压器件大多用于对尺寸、重量、功耗要求苛刻的场合，例如：PDA、手机及其它电池供电的便携设备。低压器件同样也适合交流电供电设备，因为低电压带来的低功耗允许设备使用更小的电源、散热器和风扇。
Maxim的产品线涵盖了许多低压IC，包括：运算放大器、比较器、微处理器监控电路、接口、数据转换器、模拟开关和复用器、电压基准、DC-DC转换器、数字电位器以及实时时钟等时钟芯片。
本文涉及上述多个模拟IC产品线的器件，能够从根本上降低工作电流，以下讨论了与低压工作相关的问题，提供了从5V电源产生更低电压的方案。表1给出了Maxim的1.8V、2.5V、3.0V和3.3V供电IC的选型表。
表1. Maxim低压器件选型表
| Category | 1.8V | 2.5V | 3V | 3.3V |
| µP Supervisors | MAX6326 | MAX6742 | MAX6745 | MAX6745 |
| A/D Converters | MAX1122 | MAX1462 | MAX1115 | MAX1144 |
| Analog Switches | MAX4695 | MAX4644 | MAX4653 | MAX4592 |
| Charge-Pump Voltage Converters |
|
MAX619 | MAX1673 | MAX1730 |
| Inductor-Based, Step-Up Regulators | MAX1687 | MAX1706 | MAX1678 | MAX1709 |
| Inductor-Based, Step-Down Regulators | MAX1928 | MAX1928 | MAX1921 | MAX1921 |
| Comparators, Fast | LMX331 | MAX997 | MAX997 | MAX997 |
| Comparators, Low Current | MAX9020 | MAX9020 | MAX9020 | MAX9020 |
| Comparators, Low Offset | MAX966 | MAX997 | MAX997 | MAX997 |
| D/A Converters | MAX5522 | MAX5523 | MAX5811 | MAX5355 |
| Digital Pots |
|
DS4301 | MAX5408 | MAX5408 |
| Linear Regulators | MAX1589 | MAX1818 | MAX1589 | MAX1818 |
| Multiplexers | MAX4638 | MAX4638 | MAX4639 | MAX4701 |
| Op Amps, Fast | MAX4291 | MAX410 | MAX4489 | MAX4489 |
| Op Amps, Low Current | MAX4036 | MAX4036 | MAX4036 | MAX4036 |
| Op Amps, Low Offset | MAX480 | MAX4236A | MAX4238 | MAX4238 |
| Real-Time Clocks | DS1375 | DS1375 | DS1375 | DS1375 |
| References | MAX6018A | MAX6029 | MAX6029 | MAX6029 |
| RS-232 | MAX218 | MAX3381E | MAX3322E | MAX3232E |
| RS-485 |
|
MAX3471 | MAX3471 | MAX3076E |
| USB | MAX3453 | MAX3453 | MAX3453 | MAX3453 |
低压工作降低功耗
将系统电源从5V降至一个更低电压可以大大节省系统功耗。对于阻性和容性负载，所节省的功耗与电压的平方成正比；对于恒流负载，例如基准、运算放大器，所节省的功耗与电压成线性比例；对于恒功率负载，例如：硬盘，降低电源电压不会节省功耗，但它要求器件工作在更低的输入电压。表2归纳了低压系统与5V供电系统的功率对照。
表2. 低压系统与5V供电系统的功率对照
| Load Type | Power-Savings Formula |
Power Savings Compared to 5V (%) | |||
| 1.8V Operation |
2.5V Operation |
3V Operation |
3.3V Operation |
||
| Resistive | (1 - (V / 5)²) x 100 | 87 | 75 | 64 | 56 |
| Capacitive | (1 - (V / 5)²) x 100 | 87 | 75 | 64 | 56 |
| Constant Current | (V / 5) x 100 | 64 | 50 | 40 | 34 |
稳压源
关于电压调节器的一般信息
Maxim提供多种稳压器，能够产生低电源电压或者将一个低压转换到另一低压，其中包括：低压差线性稳压器、开关电容电荷泵转换器和基于电感的开关电源。
低压差线性稳压器(LDO)使用简单，要求输入电压高于输出电压，能够提供最高4A的输出电流。LDO具有极低噪声，价格低于开关电源。但是，如果输入电压上升，这些器件会消耗更大功率(产生更多热量)。当然，在输入电压和输出电压差别不大的场合，线性稳压器可以提供较高效率(效率正比于VOUT/VIN)。
电荷泵能够将一个直流电压提升到更高水平，或对输入电压进行反相。它通过电容储存能量，提供小尺寸、低成本的DC-DC转换电路。然而，这类器件的输出电流通常低于0.75A，仅限于低功率场合应用。
基于电感的开关调节器能够支持低功率和大功率的DC-DC转换，既可以升压(boost)，也可以降压(buck)。Maxim的boost转换器能够提供高达4A的输出电流，buck转换器可以提供高达60A的输出电流。
低压差线性稳压器
线性稳压器要求输入电压高于输出电压。所需要的输入电压与输出电压的最小差值称为压差。新型线性稳压器比早期的线性稳压器(如LM7905)具有更低压差，因此，称其为低压差线性稳压器或LDO。Maxim提供众多类型的LDO，正压输出可低至0.75V (预置电压)，也可以调节到0.5V。另外，我们还提供负压输出的LDO，输出电压范围为-2.5V至-5V。
利用LDO实现低压转换既经济又简单，MAX1589 LDO系列产品使用简单，提供0.75V至3.0V的预置输出电压，500mA满载输出条件下，压差低至0.175V。MAX1818 LDO系列产品同样提供0.75V至3.0V的预置输出电压，输出电流可达500mA，输出电压可以调节到最低1.25V，500mA满载输出条件下，压差可以低至0.12V。
图1. MAX1589 500mA LDO提供0.75V、1.0V、1.3V、1.5V、2.5V和3.0V预置输出电压；MAX1818 500mA LDO提供1.5V、1.8V、2.0V、2.5V、3.0V和5.0V预置输出电压，可调节输出电压范围为1.25V至5V。
MAX8510 LDO系列产品集成了便携设备所要求的一些重要功能：小尺寸(SC70)、低压差(在120mA时为120mV)、低电源电流(90µA，最大值)。MAX8510/MAX8511可以提供多种预置输出电压，输出范围为1.5V至4.5V；MAX8512的输出电压可以通过外部电阻调节。
电荷泵电压转换器
对于低电流应用，将3V电压转换到5V输出最简单的方案是基于电容的电荷泵(图2)。工业标准的7660和大多数其它型号的电荷泵不能提供稳压输出VOUT，而MAX619内置模拟基准和误差放大器，该误差放大器输出控制一组连接至外部电容的内部开关。开关电容网络可以实现VIN的倍压或三倍压，MAX619通过切换不同的工作模式，最终获得稳定的输出电压。以下电路能够在2V至3.6V输入下产生5V ±4%的输出电压，电流可达20mA。对于3.0V至3.6V输入，输出电流可以达到50mA。
图2. 仅占用不到0.1in²的电路板尺寸，MAX619稳压型电荷泵转换器能够从2V至3.6V输入产生5V ±4%输出，电流可达20mA；3V至3.6V输入时，电流可达50mA。
MAX5008是稳压型5V USB电荷泵，可以从低至2.9V的输入电压提供高达125mA的输出电流，非常适合3.0V或3.3V供电的USB主设备。
处理双极性信号的系统通常需要一路负压供电，必要时可以使用本地供电，MAX889等电荷泵反相器是一种便捷的选择。
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