ADP1755ACPZ-R7

يعد ADP1755ACPZ-R7 من Analog Devices منظم خطي 1.2 أمبير، جهد دخل منخفض، جهد خرج قابل للتعديل، منظم خطي منخفض التسرب (LDO) مصمم لتشغيل الأحمال الحساسة للضوضاء مثل FPGAs، وDSPs، والمعالجات الدقيقة، ومحولات البيانات من قضبان الإدخال ذات الجهد المنخفض.

تم تحسين ADP1755 خصيصًا لتطبيقات جهد الدخل/الخرج المنخفض. ويعني نطاق جهد الدخل من 1.6 فولت إلى 3.6 فولت أنه مصمم للتنظيم من الفولتية الوسيطة الشائعة للنقل مثل 1.8 فولت و2.5 فولت و3.3 فولت، وإنتاج جهد خرج منخفض يصل إلى 0.75 فولت، مما يجعله مثاليًا لتشغيل الفولتية الأساسية للمعالجات والمعالجات الحديثة FPGAs (0.9 فولت، 1.0 فولت، 1.1 فولت، 1.1 فولت، 1.2 فولت) من سكة 1.8 فولت أو 2.5 فولت.

ADP1755 هو الإصدار القابل للتعديل من عائلة ADP1754/ADP1755. يوفر ADP1754 سبعة خيارات لجهد الخرج الثابت (0.75 فولت، 0.8 فولت، 0.9 فولت، 1.0 فولت، 1.2 فولت، 1.5 فولت، 2.5 فولت) للتبسيط، بينما يسمح ADP1755 بأي جهد خرج من 0.75 فولت إلى 3.3 فولت عبر مقسم مقاوم خارجي متصل بدبوس ADJ. يُفضل الإصدار القابل للتعديل عندما يكون جهد الخرج غير قياسي، أو عندما يجب أن تدعم وحدة SKU واحدة قضبان جهد متعددة، أو عندما يجب ضبط جهد الخرج بدقة.

يعني الجهد المرجعي 0.5 فولت عند دبوس ADJ أن جهد الخرج يتم ضبطه بواسطة المعادلة VOUT = 0.5 فولت × (1 + R1/R2)، حيث R1 هو المقاوم العلوي وR2 هو المقاوم السفلي. يتيح الجهد المرجعي المنخفض جهد الخرج المنخفض جهد خرج قريب من 0.5 فولت، ولكن الحد الأدنى لجهد الخرج المضمون هو 0.75 فولت بسبب المساحة المطلوبة لمضخم الخطأ وشبكة التغذية الراجعة.

يعد جهد التسرب 105 مللي فولت عند 1.2 أمبير منخفضًا بشكل استثنائي بالنسبة ل CMOS LDO، وهو ما يتوافق مع RDS (تشغيل) فعال يبلغ حوالي 88 مللي أمبير. ويسمح ذلك ل ADP1755 بالتنظيم من دخل 1.8 فولت إلى خرج 1.5 فولت عند حمل 1.2 أمبير بالكامل مع 105 مللي فولت فقط من الإرتفاع. بالنسبة لخرج 1.2 فولت عند 1.2 أمبير، يبلغ الحد الأدنى لجهد الدخل حوالي 1.305 فولت، مما يسمح بالتنظيم من سكة 1.5 فولت أو 1.8 فولت.

إن معدل PSRRR المرتفع البالغ 65 ديسيبل عند 1 كيلوهرتز و54 ديسيبل عند 100 كيلوهرتز يجعل ADP1755 فعالاً في رفض تموجات وضوضاء إمداد الطاقة عند تبديل سكة الإدخال. وهذا أمر بالغ الأهمية بالنسبة لتطبيقات FPGA وتطبيقات محول البيانات حيث تؤثر ضوضاء مصدر الطاقة بشكل مباشر على سلامة الإشارة وتوقيت الارتعاش. عندما يتم استخدام ADP1755 كمنظم لاحق بعد محول التبديل، يمكن أن يتجاوز معدل PSRRR المدمج 100 ديسيبل عند 1 كيلوهرتز، مما يزيل تموج التبديل من الإمداد بشكل فعال.

تعتبر ضوضاء الخرج 23 uV RMS عند خرج 0.75 فولت منخفضة جدًا بالنسبة لموزع طاقة منخفضة 1.2 أمبير، مما يضمن أن الإمداد المنظم لا يقلل من أداء الدوائر التناظرية الحساسة للضوضاء مثل ADCs و DACs. للحصول على ضوضاء أقل، يمكن إضافة مرشح RC إضافي أو حبة فريت عند الخرج، ولكن في العديد من التطبيقات، يكون ضوضاء RMS 23 uV كافية بدون ترشيح إضافي.

تمنع خاصية بدء التشغيل الناعم القابلة للبرمجة تدفق التيار أثناء التشغيل. يقوم مكثف خارجي على دبوس SS بتعيين وقت بدء التشغيل المنحدر؛ وقت بدء التشغيل الناعم هو 1 مللي ثانية تقريبًا لكل 10 nF من السعة. بدون مكثف خارجي، تكون خاصية بدء التشغيل الناعم الافتراضية الداخلية نشطة. يعد بدء التشغيل الناعم مهمًا بشكل خاص عندما يقوم LDO بتشغيل بنوك مكثفات فصل مكثفات FPGA الأساسية الكبيرة (10-100 uF) التي من شأنها أن تسحب تيار تدفق مفرط.

خرج جودة الطاقة (PG) هو خرج ذو استنزاف مفتوح يتحول إلى مقاومة عالية عندما يكون جهد الخرج ضمن نافذة التنظيم (عادةً ما يكون أعلى من 90 بالمائة من الجهد المضبوط). يمكن استخدام خرج PG لتمكين الأحمال النهائية، أو إرسال إشارة إلى وحدة تحكم النظام، أو سلسلة ديزي-جودة الطاقة متعددة إشارات جودة الطاقة LDO للتشغيل المتسلسل.

تمنع ميزة الحماية من التيار العكسي التيار من التدفق العكسي من الخرج إلى الدخل عندما ينخفض جهد الدخل إلى ما دون جهد الخرج. وهذا أمر مهم في التطبيقات التي تعمل بالبطارية حيث يمكن إزالة البطارية بينما لا يزال مكثف الخرج مشحونًا، أو في الأنظمة ذات مصادر الطاقة المتعددة حيث يمكن أن يتدفق مصدر واحد إلى الخلف من خلال LDO.

وبسعر $1.26 لكل وحدة في الحجم (1000+)، فإن ADP1755ACPZ-R7 بسعر تنافسي بالنسبة لمذيبات منخفضة منخفضة الضوضاء ذات قدرة 1.2 أمبير، ومعدل استرداد منخفض منخفض للضوضاء مع ميزات التشغيل الناعم والبدء الناعم. وهو يوفر مجموعة ميزات أكثر اكتمالاً من الذواكر المنخفضة الكثافة الأبسط (مثل TPS73701) بسعر مماثل أو أقل.

يعمل ADP1755ACPZ-R7 كمنظم خطي منخفض التسرب CMOS باستخدام ترانزستور تمرير MOSFET بقناة P يتم التحكم فيه بواسطة مضخم خطأ عالي الكسب.

ترانزستور تمرير: يستخدم ADP1755 ترانزستور MOSFET ذو القناة P كعنصر تمرير بين VIN وVOUT. يتم تشغيل ترانزستور PMOS بواسطة خرج مضخم الخطأ، الذي يضبط جهد البوابة للحفاظ على جهد الخرج المطلوب. يحتوي ترانزستور تمرير PMOS على مقاومة منخفضة جدًا عند التشغيل (حوالي 88 ملي أوم)، مما ينتج عنه جهد تسرب 105 ملي فولت عند 1.2 أمبير. عندما يكون فرق جهد الدخل-الخرج أقل من جهد التسرب، يعمل ترانزستور PMOS في المنطقة الخطية (الأومية) ويعمل كمقاوم متغير يتحكم فيه مضخم الخطأ.

مضخم الخطأ والتغذية الراجعة: يقارن مضخم الخطأ جزءًا من جهد الخرج (من دبوس ADJ) مع المرجع الداخلي 0.5 فولت. يدفع خرج مضخم الخطأ بوابة ترانزستور تمرير PMOS لتقليل الفرق بين جهد التغذية الراجعة والمرجع. يتكون مقسم التغذية الراجعة من مقاومتين خارجيتين (R1 وR2) متصلتين بين VOUT وADJ وGND. جهد الخرج هو VOUT = 0.5 فولت × (1 + R1/R2). يتمتع مضخم الخطأ بكسب تيار مستمر مرتفع (عادةً 60-80 ديسيبل) لتحقيق تنظيم ممتاز للحمل والخط.

الجهد المرجعي: يتم تقليم مرجع فجوة النطاق الداخلي 0.5 فولت في المصنع لتحقيق دقة أولية زائد أو ناقص 1 بالمائة. تم تصميم المرجع بحيث يكون مستقرًا على درجة الحرارة، مما يساهم في تحقيق دقة إجمالية تزيد أو تنقص 2 بالمائة على الخط والحمل ودرجة الحرارة.

عملية التسرب: عندما ينخفض جهد الدخل إلى داخل جهد التسرب لجهد الخرج (VIN أقل من VOUT + 105 مللي فولت عند 1.2 أمبير)، يدخل ترانزستور تمرير PMOS إلى منطقة الأوم (الصمام الثلاثي). في هذه المنطقة، لم يعد بإمكان المنظم الحفاظ على جهد الخرج المطلوب لأن ترانزستور التمرير معزز بالكامل (الحد الأدنى RDS (تشغيل)). يتتبع جهد الخرج جهد الدخل ناقص انخفاض الأشعة تحت الحمراء عبر الترانزستور المار. يتناسب جهد التسرب مع تيار الحمل: VDO = IOUT × RDS(on) = IOUT × 88 mOhm.

بدء التشغيل الناعم: تحد دارة بدء التشغيل الناعم من تيار التدفق أثناء تشغيل الطاقة من خلال التحكم في معدل منحدر جهد الخرج. يتم شحن مكثف خارجي على دبوس SS بواسطة مصدر تيار داخلي، ويتحكم جهد دبوس SS في منحدر الجهد المرجعي. يتبع جهد الخرج جهد دبوس SS حتى يصل إلى نقطة ضبط التنظيم. وقت البدء الناعم هو تقريبًا tSS = CSS × VREF / ISS، حيث ISS هو تيار الشحن الداخلي. في حالة عدم وجود مكثف خارجي، يوفر المنحدر الافتراضي الداخلي بدء تشغيل سريع ولكن مضبوط.

جودة الطاقة: يراقب مقارن الطاقة الجيدة جهد التغذية الراجعة (دبوس ADJ) ويقارنه بعتبة (حوالي 90 بالمائة من مرجع 0.5 فولت). عندما يكون جهد التغذية الراجعة أعلى من العتبة، يكون خرج PG ذو مقاومة عالية (إيقاف تشغيل مفتوح التصريف). عندما ينخفض جهد التغذية الراجعة إلى أقل من العتبة (مما يشير إلى أن الخرج خارج التنظيم)، يسحب خرج PG إلى مستوى منخفض من خلال قناة N الداخلية MOSFET. يتطلب خرج PG مقاوم سحب خارجي (عادةً 10-100 كيلو أوم) إلى مصدر إمداد منطقي.

PSRRR: يتم تحقيق معدل PSRRR العالي من خلال الجمع بين مضخم الخطأ عالي الكسب وترانزستور تمرير PMOS (الذي يوفر رفضًا متأصلًا للإمداد) وشبكة التعويض الداخلية. ينخفض معدل PSRRR مع التردد مع انخفاض كسب مضخم الخطأ، من 65 ديسيبل عند 1 كيلوهرتز إلى 54 ديسيبل عند 100 كيلوهرتز. عند الترددات الأعلى (أعلى من 100 كيلوهرتز)، يوفر مكثف الخرج ترشيحًا إضافيًا.

الحد الحالي: تراقب دائرة حد التيار التيار التيار من خلال ترانزستور تمرير PMOS باستخدام ترانزستور استشعار متدرج. عندما يتجاوز تيار الخرج عتبة حد التيار (1.5 أمبير كحد أدنى، عادةً 2.0 أمبير)، يقلل مضخم الخطأ من محرك البوابة إلى ترانزستور التمرير، مما يحد من تيار الخرج. الحد الحالي هو نوع من النوع القابل للطي الذي يقلل من الحد الحالي في ظروف الدائرة القصيرة لتقليل تبديد الطاقة.

الحماية الحرارية: يراقب مستشعر حراري على القالب درجة حرارة الوصلة. عندما تتجاوز درجة حرارة الوصلة 150 درجة مئوية تقريبًا، تقوم دائرة الإيقاف الحراري بإيقاف تشغيل الترانزستور المار. عندما تنخفض درجة حرارة الوصلة إلى أقل من 130 درجة مئوية تقريبًا، يُعاد تشغيل LDO بتسلسل بدء التشغيل الناعم. يحتوي الإغلاق الحراري على 20 درجة مئوية تقريباً من التباطؤ لمنع التذبذب.

حماية التيار العكسي: تراقب دائرة حماية التيار العكسي فولتية الدخل والخرج. عندما يكون VOUT أعلى من VIN (على سبيل المثال، عندما تتم إزالة مصدر الإدخال بينما لا يزال مكثف الخرج مشحونًا)، تقوم دائرة داخلية بإيقاف تشغيل الصمام الثنائي الجسمي لترانزستور تمرير PMOS، مما يمنع التيار من التدفق من VOUT إلى VIN. وهذا يلغي الحاجة إلى صمام ثنائي شوتكي خارجي عبر LDO لحماية التيار العكسي.