压降补偿功能LDO及低压高速开关电源的应用设计方案

压降补偿功能LDO及低压高速开关电源的应用设计方案2内容概要1.有压降补偿功能的

LDO -用途

-控制方式

-产品2.开关电源

-控制方式（电压模式和电流模式的不同）

-电压模式电源

-电流模式电源

-高速电源3.新日本无线电源相关产品介绍3有压降补偿功能的LDO4USB接线带USB接口的电子设备电脑AV功放车载音响及导航仪充电器5关于USB充电的接线问题MainPartUSBPortLongCableSmartPhoneTabletMainPart6关于USB充电的接线问题①接线电阻产生压降

终端电压降低引起充电速度减慢，电压不稳定导致很难满足充电规格电压(V)=电流(I)

电阻(R)电阻(R)电压(V)5.0V(A点)(B点)电阻产生压降(A点)(B点)电阻电阻电阻USB规格

VO=4.75V~5.25V

USB2.0:IO=500mA

USB3.0:IO=

900mAApple规格：4.75V

5.25V/1000mA接线端(B点):4.90V以上MainPart7关于USB充电的接线问题②负载电流引起压降

终端电压降低引起充电速度减慢，电压不稳定导致很难满足充电规格电流(I)电压(V)5.0V负载电流变化引起压降负载电流(A点)(B点)电阻电阻电阻(A点)(B点)MainPart8目前的电路构成各厂家各自定出最长接线规格，估算出压降，相应提高输出电压例)USB规格:最长线长

5m,T公司规格：3m（电阻值0.313Ω）估算压降后设定输出电压估算压降后设定输出电压9有压降补偿功能的电源推荐使用内有输出电压校正功能的NJM2815产品，就能够减少接线阻抗搭配的设计工作量，提高设计速度。改变RADJ电阻就能调节LoadRegulation10压降补偿功能解说(A点)(B点)电阻电阻电阻随电流增加上升电压不变OutputCurrentLoadCurrentUSBPortVoltage(B点)OutputVoltage(A点)MainPart11NJM2815:有电压校正功能

Io=1A的LDORADJ=10kΩ+0.25VRADJ=5.1kΩ+0.1VOutputCurrent(A)OutputVoltage(V)改变

RADJ电阻值，可以改变LoadRegulation（电压校正）标准输出电压

5.1V±1.0%12<软启动功能>

减少冲击电流<保护功能>

▪过电流保护电路 ▪短路保护电路 ▪过热保护电路（TSD）其他功能-易于构成USB电源的便利功能<带延迟功能的ErrorFlag输出

>

▪通报有过电流、短路、过热 ▪能应对HotPlug ▪备有2种ErrorFlag

-AutoReleaseType

-LatchTypeVOUTAutoReleaseTypeLatchTypeShortControlVoltage:VCONT[V]OutputVoltage:Vo[V]Time:t[ms]13应用电路例用于校正LoadRegulation若把Vo_ADJ端子接地，输出电压为5.15V。若把Load_ADJ接地，将无电压校正功能。有多个USB接口时，使用NJM2815能简单构成电源电路14压降补偿功能系列产品NJM2815:LDO类型输出电流1A:ForSmartPhone•耐圧 : 10V•输出电流

: 1A•输出电压

: 5.1V±1.0%@Ta=25ºC•输出电压校正

: 0.25Vtyp.0to1A@RADJ=10kΩ•输出Sink功能•输出电容器

: CeramicsorElectrolyticCapacitor•SoftStart功能

: 4mstyp.•ErrorFlag输出

: 带延迟功能(AutoRelease,LatchType)•保护功能

: 过电流、短路、过热保护•封装

: HSOP-8NJW4119:开关稳压器类型输出电流2A

:ForTablet•耐圧 : 45V•输出电流

: 2.1A•输出电压

: 5.1V±1.0%@Ta=25ºC•输出电压校正

: 0.25Vtyp.0to2A@RADJ=10kΩ•与外部同步功能•SoftStart功能•ErrorFlag输出

: 带延迟功能•保护功能

: 过电流、短路、过热保护•封装

: HTSOP-24UnderDevelopment15开关电源16开关稳压器（电压模式）开关稳压器的反馈控制方式主要分为电压模式和电流模式。<电压模式>通过反馈环路，只把输出电压反馈给输入端的反馈方式。输出电压经分压后，用ErrorAMP同基准电压比较、放大，所得差值再和三角波比较，然后决定PWM信号脉宽，最终调节开关达到控制输出电压。电压信号17开关稳压器（电流模式）<电流模式>

在电压反馈电路里追加了电感电流反馈环路。

在控制ONDuty的PWM

Comp.输入端输入电感电流控制信号。

电流模式更容易提高电源的频率特性，改善动态响应特性和稳定性。电压信号电流信号18开关稳压器反馈控制方式比较电压模式电流模式构成使用输出电压信号来控制。电压反馈输出电压和电感电流2种信号来控制电压+电流反馈相位补偿设计各电路都需要配置容易（易于内置）使用输出电容器很难让电路稳定工作容易动态响应特性慢快振荡频率无论固定还是可变需要固定最小ON时间无限制限制在几%新日本无线都有这两种模式的开关稳压器。19电压模式产品的低压工作原理(现有电路)当VDD降至5.3V时，为了确保最低输入输出电位差，输出VREG开始降低，导致将不能驱动负载。因此，输入电压(VDD)无法实现低电压工作。此电路构成，输入输出电位差最低需要约2V，所以不能实现低压工作20低压工作的电路构成①②③①检测出低电压(5.6V以下)→MN3

ON②MN3ON之后，MP3的Gate电位降低，导致MP3ON③于是VDD将直接驱动VREG电路，输出VREG可保持不变，

最终能够实现低压工作2121NJW4152

低饱和稳压即使冷启动时蓄电池电压低，也能确保稳定的LoadRegulation特性・能以低压工作，即使冷启动也能确保工作电压・Duty最大100%，能低饱和稳压工作低UVLO的AB版本特性例当VIN

为4.3V时，能稳定驱动3.3V微处理器2222NJW4152

内置0.6A/1AMOSFET的降压型开关稳压器

内置0.6A/1AのMOSFET，振荡频率可变，能满足既注重效率又要求小型化的需求-保证125℃工作，广泛应用于从车载AV到各种ECU■

封装HSOP8MSOP8(VSP8)■性能

电压模式控制

宽压范围

4.6V～40V(耐圧45V)

开关电流

1Amin.(Ver.A) 0.6Amin.(Ver.B) PWM控制方式

能对应陶瓷电容器

振荡频率

300kHz

1MHz

软启动功能

4mstyp.

低压故障保护电路

过电流、过热保护功能

待机功能■

系列

产品名ver.输出电流工作电压范围封装工作温度范围NJW4152GM1-AA1.0A4.6～40VHSOP8一般规格-40～+85

CNJW4152GM1-A-T1A1.0A4.6～40VHSOP8T1规格-40～+125

CNJW4152GM1-ABAB1.0A3.6～40VHSOP8一般规格-40～+85

CNJW4152GM1-AB-T1AB1.0A3.6～40VHSOP8T1规格-40～+125

CNJW4152R-BB600mA4.6～40VVSP8一般规格-40～+85

C■

应用电路图输出：HSOP8封装:1AVSP8封装：0.6A可任意设定振荡频率高频率使L小型化输入：耐圧=45V,工作电压=40V■

应用传感器、逆变器、PLC、车载AV、收音机23NJW4153

电流模式、内置1AMOSFET的降压型开关稳压器-内置相位补偿电路，能以最少外接部件构成-最适合微处理器、DSP等要求瞬态响应特性的电源■性能

▪电流模式控制 ▪宽压范围

: 4.6Vto40V ▪开关电流

: 1.4Amin. ▪PWM控制方式 ▪内置相位补偿电路 ▪待机功能 ▪能对应陶瓷电容器 ▪振荡频率

: 1MHz ▪软启动功能

: 4mstyp. ▪低压故障保护电路 ▪过热保护电路 ▪过电流保护功能 ▪封装

: SOT-89-5,DFN8-V1■封装图NJW4153U2(SOT-89-5)NJW4153KV1(DFN8-V1)■应用电路图24负载瞬态响应特性比较NJW4152注重稳定性，Cout=4.7uF配置，与NJW4153相比应用设定更加严格。变化量

50mV变化量

300mVNJW4153是电流模式控制，有良好的瞬态响应特性。变化量

50mV变化量

400mV25内置电流模式相位补偿使电路简单化NJW4152电路例（电压模式）减少外接部件使电路设计简单化原11个→减少为7个（为不让电源电路产生自激振荡的相位补偿电路设计变得简单）NJW4153电路例（电流模式）条件

: VIN = 12V/24V VOUT = 5V IOUT = 1A26NJW4128/NJW4154/NJW4155(*UD)

电流模式、内置

2.5A/3.0A/1.5AMOSFET的

降压型开关稳压器HSOP85.2×6.2×1.55mm产品名输出电流[A]振荡频率[kHz]封装NJW4155(U.D.)1.5300HSOP8TO252-5NJW4128(MP)2.5300,450HSOP8NJW4154(MP)3300HSOP8TO252-5-不需要外加相位补偿器件，有利于节省空间、降低成本-备有PowerGood端子，宜于微处理器稳定工作和各电源IC之间相互控制-有良好的瞬态响应特性，即使是负载变动很大的微处理器也能很好跟随变化■特性 ▪电流模式控制 ▪能与外部时钟同步 ▪宽压范围

: 4.5Vto40V ▪开关电流

: 2.5A,3.6A,4.5Amin. ▪PWM控制方式 ▪待机功能 ▪内置相位补偿电路 ▪能对应陶瓷电容器 ▪振荡频率

: 300kHzto450kHz ▪软启动功能

: 4mstyp.

▪低压故障保护电路 ▪过电流保护功能

(Hiccup方式) ▪过热保护功能 ▪PowerGood功能

(仅限HSOP8PKG) ▪封装

: HSOP8,TO-252-5■封装图■系列产品TO-252-527NJW4128

负载瞬态响应特性例27VIN=12V,Vout=3.3VIOUT=500mAto1.5AVIN=12V,VOUT=3.3VIOUT=10mAto1.5A10

s/DIV10

s/DIV⊿120mV

△80mV

△140mV*ReferenceVIN=12V,VOUT=3.3VIOUT=500mAto1.5A28NJW4128/NJW4154/NJW4155(*UD)

~过电流保护功能

Hiccup

方式的优点

~逐脉冲方式限制过电流，开关电流持续流动，当输出电压降低时，电流将增加会产生发热。使用Hiccup方式时，间隔一定期间停止再启动，就可以抑制能量（发热）。ONOFFONOFF50~100Count

24ms4ms过电流保护工作期间开关停止工作期间软启动恢复期间过电流保护工作期间伴随负载恢复回归正常工作SWPinSWPin<PulsebyPulse><Hiccup>当输出电压降低时，振荡频率将减为1/3，从而抑制开关电流增设停止期间，更能抑制能量输出电流

[mA]输出电压

[V]HiccupNormal29为何要求SW.REG.的频率要外部同步或

2MHz以上29那么，解决办法有以下几种方式。①外部同步功能

使用微处理器的时钟信号改变SW.REG.的开关频率②使用2MHz以上的频率

使用比AM广播频带高的频率③使用250kHz以下的频率

使用比AM广播频带低的频率（以前的解决方法）SW.REG.的开关频率接近于AM广播频带。如果频率重叠使用，将导致AM广播的S/N比降低。AM广播频率530kHz1600kHz(中国)设计定到1800kHzSW.REG.开关频率②在2MHz以上工作①外部同步功能调谐避开频率冲突③250kHz以下30各种方法和相对应用的区分外部同步功能300k～1MHz2MHz以上250kHz以下相对应用CarAVECU、MeterPanel

ApartofCarAVIdlingStopHighpowerapplications方法选用的理由为掌握AM接受信号频率而选择最佳SW.频率。若用2MHz以上频率，很可能效率会下降而引起发热。想得到最大最小Duty。和音响有不同的安装空间，无法知道AM的状况。使用的是比AM频带高的频率，可解决噪声问题。想避开CISPR的6MHz频率。和音响有不同的安装空间，无法知道AM的状况。使用的是比AM频带低的频率，可解决噪声问题。大功率电路为避免效率下降，选用低频带。L,C等部件尺寸一般小小转换效率好可能降低一般对FM广播的干扰（中国FM广播范围：88~108MHz)没有因为接近于FM频率，有干扰可能。CarAV可使用外部同步来解决。没有因为低频，很难干扰相应产品降圧：NJW4128

NJW4154

NJW4155升压：NJW4132降圧：NJW4170

NJW4171

NJW4172升压：NJW4132降圧：NJW4160升压：NJW4140升压2-Phase：NJW4141NJW417031NJW4170

内置600mA,1AMOSFET的降压型开关稳压器■

应用■性能

▪振荡频率

: 2.4MHztyp. ▪最小ONTime : 80nstyp. ▪电流模式控制 ▪能与外部时钟同步 ▪宽压范围

: 4.5Vto40V ▪开关电流

: 1.4A*min.(TBD) ▪PWM控制方式 ▪待机功能 ▪内置相位补偿电路 ▪能对应陶瓷电容器 ▪软启动功能

: 4mstyp.

▪低压故障保护电路 ▪过电流保护功能

(Hiccup方式) ▪过热保护功能■封装图NJW4170U2(SOT-89-5)NJW4170KV1(DFN8-V1)1A输出内置相位补偿电路输出易于使用陶瓷电容器高速SW驱动使L小型化把振荡频率设为2.4MHz，可避开干扰AM广播频带。最适合12V→5V的应用。32新日本无线开关稳压器系列产品(降圧)NJW4152-BIo=600mA,MSOP8fosc=300k~1MHzNJW4150Io=300mA,TVSP8fosc=1MHzNJW4158Io=8A,TO220-4pinfosc=150kHzOutputCurrentNJW4153Io=1A,SOT89,DFN8fosc=1MHz1A3A8A500mACurrentModeVoltageModeNJW4155(UD)/NJW4128/NJW4154Io=1.5A/2.5A/3AHSOP8,TO252fosc=300kHz/450kHz,Ext.sync.NJW4170(UD)Io=1A,SOT89,ESON8fosc=2.4MHz,Ext.sync.HighFreq.2MHzoverNJW1933Io=600mA,SOT23fosc=500kHzNJW41601chMOSFETDrive(5V)VSP8,DMP8,fosc=50k~1MHzExternalMOSFETdriveNJW4152-AIo=1A,HSOP8fosc=300k~1MHzBuilt-inphasecompensationcircuit,FasttransientExt.sync.w/PowerGoodDottedLine:UnderDevelopmentNJ