带有“绿色操作”功能的高速LDO稳压器分析

如今，手机等以电池为电源的便携式设备都在不断地向高速化、小型化、轻便化发展。与此相应的，适用于此类设备的电源IC也在不断寻求实现高速应答功能以及封装的小型化。在便携式设备中如果想要获得更长的电池使用寿命，则必须同时实现电源IC的低功耗和高速应答特性。

以手机为例，在接电话的状态下，系统所启动的功能需要消耗较大的输出电流，而且在变化很大的情况下，一方面对电源IC高速应答这种变化的要求更高，另一方面，还必须在尽可能小的范围内抑制其输出电压的变化。

但是，在几乎不消耗任何电流的系统待机状态下，相对于因高速应答而引起的输出电流变化而言，此时要求电源IC的自我电流消耗更低。这是因为在待机状态下，输出电流几乎为零，电源IC自我消耗电流占整个电池消耗的比例很大，将对设备的待机时间产生决定性的影响。

在IC内部电路消耗电流大的情况下提升电路的应答速度，是非常容易的一件事，但是这将造成电池不可能拥有较长待机时间。因此，Torex半导体开发出能根据输出电流大小不同自动切换IC自我消耗电流并具有“绿色操作”(Green Operation，GO)功能的CMOS LDO稳压器XC6207系列。

XC6207系列是实现了GO功能的低噪音、快速纹波抑制的CMOS LDO调节器。稳定输出功率的电容器(CL)可以是陶瓷式电容器等低ESR电容器，输出电压在0.8V～5.0V之间并以0.05V步进值进行调节。

“绿色操作”功能

XC6207系列能够根据GO端子的输入信号而设定为GO模式或固定高速(HS)模式。在GO模式下，根据输出电流将IC自我消耗电流自动切换成高速模式和省电(PS)模式下。其中，在高速模式下，IC自我消耗电流的典型值为50μA，在PS模式则减至6.0μA(典型值)。在固定高速模式下则不管输出电流的大小，一般以高速模式工作。

HS模式和PS模式切换的关键是，此功能已经在IC内部事先设定，一旦输出电流下降至0.3mA(典型值)，则在240微秒(典型值)之后，器件能自动地切换为PS模式，从而在较轻的负载状态下抑制自我消耗电流。

另外，如果输出电流达到1mA(典型值)以上则可自动切换为HS模式，在出现较大输出电流变动时能高速运行，可根据系统状态，实现高速应答和高效率(如图1)。

根据GO端子输入控制模式切换

XC6207系列根据GO端子的输入信号，可用手动的方式实现GO模式和固定HS模式的切换。与PS模式相比，HS模式在输出电流的变化时，输出电压的应答性较为良好。在GO模式下实现PS模式向HS模式切换的时候，如果发现由于急剧的输出电流变化而引起输出电压变化，在输出电流变化之前向GO端子发出高电平的信号，使其工作在HS模式下，则可最终实现将输出电压控制在小范围中变化，而且也保证了可提供稳定的输出电压。图2的左图是在GO模式下，从PS模式向HS模式切换，在输出电流变化情况下的负载过渡应答特性。右图则是根据GO端子信号，在输出电流变动之前，固定HS模式下的负荷过渡应答特性。

如之前所表述的，在多样化的电路负载电流状态下，可以认为器件自动选择较为符合现状的状态模式，可以提供最为适合该状态的特性功能。

CL高速放电功能

XC6207B系列在CE端子输入低电平信号(IC内部电路停止信号)的时候，能够对用于稳定输出功率的电容器(CL)上的电荷进行高速放电。

Nch晶体管内置于输出端子(VOUT)和重要部分端子(VSS)里，在CE端子中输入低电平信号时，VOUT-VSS之间的Nch晶体管处于“打开”状态，根据此时Nch晶体管的打开电阻和CL电容值时限数，可以让VOUT电位快速回复到VSS水平。而且Nch晶体管的“打开”电阻值在IC内部设定为470Ω。

如果使用此类功能，可以防止在IC运行停止时，因CL所储存的电荷而引起的错误运行或者由于IC的错误运行而造成部件损坏等问题。

低压差、高输出功率电流

伴随设备向多功能、低功率方向发展，电源IC必须在更小的输入输出电位差条件下同时供应更大的输出电流。

XC6207系列在输出电流在100mA的时候，实现了135mV的低压差，使输入输出电位差更小的情况下既可扩大电池的应用领域，又可使电池的寿命更长。

电流限制电路是由温度特性变化较少的垂直形定电流限制电路和反馈形(Foldback)电路所构成的一种短路保护电路。在输出电流到达380mA(典型值)时，定电流限制电路就设定为动作，这样系统电路在大电流变化的情况下也可轻松应付。而短路保护电路可被设定成输出端子在VSS短路的时候，电流必须控制在50mA(典型值)以内。

小型封装

XC6207系列采用SOT-25封装和Torex半导体的新型USP-6B封装。由于USP-6B封装的外形尺寸为2.0mm×1.8mm，厚度仅为0.65mm，所以可很好地适应便携式设备走向小型化、轻薄化的趋势。

在USP-6B封装中，因封装内部的散热板与衬底连接而增大了其散热板的面积，所以与以往的封装相比，此新型封装在实际封装面积相同的情况下，实现了更大的容许损失。因此，即使是在各种各样的功能同时运行的状态下，不仅不会超出封装的容许损失，还可以同时供应必要电力。

供稿：日本Torex半导体公司