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5V辅助电源组LDO和充电泵组合的方案

来源:analog 发布时间:2023-08-23

摘要: 5V辅助电源组LDO和充电泵

为了在3.3V系统中提供低电流5V电源,使用稳压ldo芯片将3.3V降低到2.5V,然后使用电荷泵芯片将2.5V增加一倍至5V。为了抵消电荷泵中高源阻抗的影响,从输出向LDO提供反馈。

在大多数计算机系统中,由“银盒”提供的5V辅助电源正在被3.3V辅助电源所取代,但有些电路仍然需要5V电源。这样的系统强加了一个混乱的任务,即从3.3V辅助电源创建一个中央5V辅助电源,然后在整个主板上路由5V电源。如果只有少数ic需要5V,那么有一个经济的替代方案:使用廉价的充电泵作为低功率3.3 v到5V转换器,直接放置在5V负载上。

调节充电泵可以很好地完成这项工作,但它们并不常见,而且它们通常需要溢价。您可以通过将非调节电荷泵与将电压降低至5V的低差调节器(LDO)相结合来构建调节电荷泵。不幸的是,这种方法要求LDO的额定电压至少为7V,因为当其3.3V输入达到容差上限时,非调节电荷泵可以提供7V。这就排除了使用最新的低成本ldo的可能性,ldo的小几何结构将其最大输入限制在6.5V。

您可以通过将LDO放在电荷泵前面来颠倒顺序,从而在将其加倍之前将3.3V降低到2.5V。这种方法允许使用低成本、低电压的LDO,但电荷泵的输出阻抗就成了一个问题。低成本电荷泵(如MAX1683)使用低值(1 μ F)电容器,其典型输出阻抗为35欧姆,因此在电流高于几毫安时无法使用。

图1的电路显示了一种用电压调节器级联电荷泵的更好方法。LDO (IC1)将3.3V输入降低到一个较低的值,而非调节电荷泵(IC2)将该值翻倍至5V。为了消除由电荷泵输出阻抗引起的电压下降,电路将5V输出馈送回LDO, LDO根据需要改变其输出以保持输出调节。可用的净空(至少1V)允许输出电流达到约30mA,或者(使用更大的电容器)甚至更高。


图1所示 这个5V电源是通过LDO (IC1)减少3.3V输入并使用电荷泵(IC2)加倍输出来获得的,通过将5V馈送回LDO来最小化电荷泵输出阻抗

虽然它需要两个ic而不是一个可调节电荷泵,但这种方法可以更便宜,因为可调节电荷泵和低电流、低电压ldo的使用量更大。此外,由于LDO和电荷泵可在SOT23封装中使用,因此图1的总体占地面积与调节电荷泵电路具有竞争力。

表1展示了电路在输出电压高达30mA的情况下保持输出电压调节的能力,输入、输出和飞行电容都设置为1µF。同样,表2显示了输出电流调节到45mA,所有电容器设置为3µF。

表1。所有1µF电容器(输入、输出和飞行)
输出电压
(V)
Iout
(马)
撅嘴
(mW)
时候,Vin = 3.3 v
(马)

(mW)
效率
(%)
输出电压LDO
(V)
Vripple
(mVp-p)
5.061050.620.968.873.52.71358
5.0120.100.241.1135.673.92.86 / td>312
4.930.14762.2205.371.63.02420
表2。所有3µF电容器(输入、输出和飞行)
输出电压
(V)
Iout
(马)
撅嘴
(mW)
时候,Vin = 3.3 v
(马)

(mW)
效率
(%)
输出电压LDO
(V)
Vripple
(mVp-p)
4.991049.920.3768.874.22.63154
4.9920.99.840.4 / td>133.374.92.76104
4.9830.149.460.6200.074.72.89154
4.9340197.280.5265.774.23.02192
4.945220.590.5298.773.83.09214

如您所见,负载电流不影响效率(大约等于输出电压除以输入电压的两倍)。电容值影响纹波电压和有效输出电流,但对效率影响不大。



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