电子设计26367促销笔记15电荷泵

在单个单元格上运行OP放大器

2019年4月5日
很少有操作放大器可以在0.9 V(排放碱性电池的电压)下工作。这是其中一些例外。

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单一二极管下降为0.6V。因此,您可以看到制作OFF 0.9 V的操作放大器可能很困难。更糟糕的是,在寒冷的温度下,单二极管下降可能会达到1.2V。有些零件在1.2 V处工作,这是一个轻度放电的碱性电池的电压。

沿着这些线LMV951不仅可以在0.9 V处工作,如果使用该电压,它甚至会开始工作(图。1)。Texas Instruments应用工程师Paul Grohe警告我:“竞争零件确实有问题。他们说它将运行至0.9 V,但开始时为1.1V。”

1. LMV951放大器使用内部电荷泵来促进芯片内部的功率供应电压。(由德州仪器提供)

这意味着如果电池排放到1.1 V,则您的电路将继续工作,但是一旦下到达那里,如果您施加低压,电路将无法工作。LMV951还可以在寒冷的温度下工作。格罗(Grohe)告诉我:“ LMV951供应和输出秋千图形的强度为0.9 V,我不知道冷时有任何问题。”

寒冷的麻烦

始终在寒冷温度下意识到放大器问题。所有内部二极管下降电压不仅增加,Gm晶体管的上升,使您的电路更容易振荡或响起。Maxim Integrated提供Max4289,1-V OP放大器。值得称赞的是,最低供应电压与温度的图表(图2)已经包括了。在80°C下,该零件将在0.9 V处工作。但是,在-40°C下,该零件需要1.15 V才能工作。

2.最大4289 OP放大器将在室温下在1 V下工作,但最小工作电压与温度成正比。(由Maxim集成)

dioo dio2081will work at 1.2 V—it might even keep working as your battery cell discharges to 0.9 V—but it probably won’t reliably start up at 0.9 V. To Dioo’s credit, the part is rated to −40°C, which is where the higher diode drops start to be a real problem. Since the DIO208x series is ultra-low power, its bandwidth is only 14 kHz. In any event, if you can use it at 1.2 V, be sure to test over the temperature range your design will experience, and make sure the circuits not only work at low voltage, but that they start up at that low voltage.

一个聪明的输入阶段

另一个低压部分是在半半上MC33502(图3)。它将在1 V处工作,并在1-V电源电压下具有3至6 MHz的可观增益带宽产品。该零件以类似的方式实现轨道到轨输入操作Don Archer设计的LMC64821992年在国家半导体时。MC33502使用单对NMOS耗竭模式设备,而不是两个输入阶段,N型和P型,或者不使用内部电荷泵在较高电压下操作输入阶段。设备的身体偏置意味着输入阶段将在整个功率供应共同模式范围内工作。

3. MC33502放大器具有巧妙的输入阶段,可用于非常低的电压。(由半导体提供)

该输入阶段的一个缺点是,随着输入跨越过渡区域,偏移电压将发生变化。数据表指出:“在供应电压低于1.2 V的MC33502时,输入偏移电压可能会略有增加,因为输入信号波动的大约50 mV在正供应导轨的大约50 mV之内。”LMV951具有内部电荷泵。格罗指出:“除了操作0.9 V,这就是我们所说的“零交叉”设备。由于只有一个输入阶段,因此在公共模式上没有偏移过渡区域。类似的零交叉设备是OPA365,OPA369和OPA388。”

著名的应用程序注释

Analog Guru Jim Williams做了应用注释1985年,关于从单个电池电池运行的电路。这可能会像我的搜索方式中出现。问题是,他认为为1.2 V.碱性细胞在该电压下剩下相当大的能量。更糟糕的是,1.2 V是放电NIMH电池的电压一生中的大部分时间。将0.9 V视为放电电池电压电压要保守得多。

吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)的应用程序讨论线性技术LT1017比较器。一定会降低到1.15 V.双LT1018将降至1.2 V.威廉姆斯的电路之一使用比较器作为电荷泵(图4)。可以使LMV951适应相同类型的电路,并制作一个充电泵以更高的电压操作其他芯片。

4.吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)的应用注释15中的该电路使用两个低压比较器(C1A,C1B)来扩大电路其余部分的电压。(由模拟设备提供)

您可能还会尝试做一个Royer振荡器使用离散的晶体管。您可以使用它来提高电池电压而不是电荷泵。您将必须在寒冷的情况下测试电路。调查的另一个途径是离子植入的FET以零输入电压打开。您也许可以使用这些零件来制作Royer振荡器,这些零件可用于非常低的电压。

吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)应用程序使用了非凡的LM10OP放大器和参考,由Bob Widlar于1977年设计。该部分将在1.2 V处起作用,这是一个显着的成就,而Widlar被认为是模拟天才的原因。如果温度足够高,则该零件将在1 V以下工作(图5)。一个更有用的安排是电池电压加倍的电荷泵,因此您在竞争时具有1.8 V,以运行电路。

5. Bob Widlar的LM10将在125°C的1 V工作。(由德州仪器提供)

增强电压会导致效率低下,而权衡您可以通过将电池电池运到完全放电来恢复多少能量。还可以利用能量收集来增加现有的电池电压。

模拟设备可提供一个非凡的线性技术部分 -LTC3107。它可以从低至0.2 V的电压中提取能量。不幸的是,它确实需要至少2 V,以使其内部电路偏置。不过,我没有理由通过排放碱性细胞,也许是可充电的NIMH细胞来延长锂离子硬币细胞的寿命。无论如何,您应该意识到LTC3107之类的零件是从低电压中提取能量的方法。

当在超低电压之类的极端设计时,请记住数据表是表中的合同,但是应用程序图表和写入只是一个指南。确保在所有温度和各个不同部分样品范围内测试您的电路。您可能需要选择和测试零件,以确保它们在这些极低的电压下工作。您可以自己做,也可以支付测试服务为您选择零件。如果您的数量需求足够大,一些制造商可能会为您进行测试。

相同的零件号,不同的芯片

还要意识到,来自德州仪器的LM10与模拟设备的LM10不同。他们俩都会符合表格规格,但是如果您在建议的限制外操作,请确保它们都可以使用;您可能必须指定某个供应商。这使购买代理商发疯了,但是您必须告诉他们,来自不同公司的零件数字的零件不是相同的模具,并且这些零件将具有工程学在订购零件之前必须有资格的微小特征。

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