關(guān)于1V輸入得到0.8V輸出分析和介紹

有一位還在上大學(xué)的網(wǎng)友想做一個(gè)項(xiàng)目，其目標(biāo)是從0.5V~1.3V的輸入范圍得到一個(gè)0.8V的輸出，還指明要用LDO來實(shí)現(xiàn)，輸出誤差范圍和電源紋波抑制比（PSRR）的指標(biāo)也被列了出來，電源最重要的電流輸出能力指標(biāo)卻沒有給出。很顯然，這是一個(gè)無法完成的任務(wù)。為什么呢？因?yàn)長DO是低壓差線性穩(wěn)壓器的代稱，它只能降壓，不能升壓，所以不可能用它從0.5V~1.3V的電壓輸入得到穩(wěn)定的0.8V輸出。

要想從0.5V~1.3V的輸入得到穩(wěn)定的0.8V輸出，最合適的做法是采用Buck-Boost架構(gòu)來完成，但很可惜，今日之立锜并沒有能在0.5V電壓下工作的器件可供使用，所以，這就變成了一個(gè)不能完成的任務(wù)。

這位網(wǎng)友是很通情達(dá)理的，在了解了我們的狀況后，把他的輸入條件改成了1V，輸出仍然維持為0.8V，這樣一來，合理的做法就可以提供了。

對(duì)于線性穩(wěn)壓來說，只要輸入電壓高于輸出電壓，基本上就是一定能夠?qū)崿F(xiàn)的，由輸入到輸出之間的壓差、負(fù)載電流和調(diào)整元件的內(nèi)阻導(dǎo)致的發(fā)熱、最小壓差限制等問題其實(shí)都是能夠處理的，解決問題的辦法總是能夠被找到。

要得到0.8V的輸出電壓，最簡單的做法是尋找固定輸出電壓的器件，同時(shí)，需要找出來的器件能在1V輸入下工作，但可惜，這樣的現(xiàn)成器件是沒有的，因?yàn)榱㈣煬F(xiàn)有的固定輸出電壓的LDO產(chǎn)品并沒有0.8V這一規(guī)格。所以，我們需要在輸出電壓可調(diào)、參考電壓低于或等于0.8V并且使用外加驅(qū)動(dòng)電壓的器件中去尋找合適的方案。

輸出電壓可調(diào)的器件都會(huì)有一個(gè)參考電壓作為誤差放大器的參考輸入，一旦參考電壓確定了，它的最低輸出電壓也就確定了。如果想得到比參考電壓更低的輸出電壓，你就必須在電路的反饋回路上做文章，先將反饋信號(hào)放大以后再送入調(diào)節(jié)器件的反饋輸入端，這樣才能得到你想要的輸出電壓。

有些調(diào)節(jié)器件是采用外部輸入的電壓信號(hào)作為內(nèi)部電路的參考電壓的，如果選擇這樣的器件，實(shí)際上就可以得到外部可調(diào)的輸出電壓，像RT2568這樣的DDR總線終端電壓調(diào)節(jié)器就是這樣的產(chǎn)品：

作為DDR總線的終端電壓調(diào)節(jié)器，其輸出電壓總是被要求處于DDR存儲(chǔ)器的電源電壓的1/2處，所以RT2568的參考電壓輸入端REFIN是采用電阻分壓器從VIN上取得參考電壓，其輸出部分則根據(jù)DDR總線的要求具有供給（吐）電流和吸收（納）電流的特性，這樣就可確保其輸出電壓總是跟隨VIN而變化，與DDR存儲(chǔ)器的運(yùn)作狀態(tài)無關(guān)。以這種方式工作的DDR存儲(chǔ)器總線電壓調(diào)節(jié)器，立锜的RT9173可是開風(fēng)氣之先的產(chǎn)品，它在十幾年前第一次出現(xiàn)在市場上，馳騁江湖若干年，為PC市場立下汗馬功勞。有江湖傳言，立锜之所以能上市，就是靠這一顆產(chǎn)品的，只是這些傳言者在這個(gè)時(shí)候是忽略了立锜的全系統(tǒng)方案供給能力的，我想這大概是因?yàn)閱我坏脑蛩坪醺@得神奇吧。

RT2568的REFIN的輸入電壓范圍是0.5V~1.8V：

這也就意味著它可以輸出的最低電壓達(dá)到0.5V，最高電壓達(dá)到1.8V，完全符合0.8V輸出電壓的要求。

但是，RT2568仍然不是我們需要的東西。為什么呢？因?yàn)樗淖畹洼斎腚妷阂?guī)格是1.1V，我們可以在規(guī)格書的推薦工作條件部分看到這一規(guī)格：

這樣一來，RT2568就被排除在了可選項(xiàng)之外，而且它的同類產(chǎn)品也不再被納入考慮范圍，因?yàn)樗鼈兗热皇轻槍?duì)同類型應(yīng)用的，如果沒有特別狀況，其參數(shù)規(guī)格的設(shè)定常常會(huì)很類似，不值得在上面繼續(xù)浪費(fèi)時(shí)間。

在進(jìn)行上述思考的過程中，實(shí)際上有另外一條思考線在同時(shí)運(yùn)作，那就是穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)問題。

為了實(shí)現(xiàn)1V轉(zhuǎn)0.8V，調(diào)整元件應(yīng)該使用MOSFET來實(shí)現(xiàn)，這樣才可將壓差控制在0.2V以內(nèi)，而其成本付出又是比較合理的。MOSFET分為兩種類型：n-MOSFET和p-MOSFET，無論是哪一種，要使其運(yùn)作在線性調(diào)節(jié)區(qū)才可能表現(xiàn)出線性調(diào)整的特性，從而可以通過調(diào)整其狀態(tài)得到穩(wěn)定的輸出電壓，這就需要使用高于或是低于其源極的柵極電壓，其間的電壓差值需要大于1V才能做到。所以，我們是不可能從輸入的1V電壓得到可以直接驅(qū)動(dòng)調(diào)整管的電壓的。以上面提到的RT2568為例，上圖就給出了它的輔助控制電壓的輸入范圍：VCNTL=2.9V~5.5V。所以，我們需要借助一個(gè)Boost轉(zhuǎn)換器來解決此問題，其電路如下圖所示：

RT9266是一個(gè)非常經(jīng)典的器件，由于該器件的成功，它一直被模仿，但從未被超越，沒有一家模仿者的產(chǎn)品在性能上達(dá)到了它的水平，我對(duì)此的看法是模仿者總是存有某種欠缺的，否則他就不再是模仿者了。在鋰離子電池大行其道的今天，RT9266的市場機(jī)會(huì)比過去少了很多，但用在我們這里卻是很合適。它在3.3V 輸出、1mA負(fù)載情況下的啟動(dòng)電壓大約在0.98V左右，但若是空載，輸入電壓低達(dá)0.8V以下也可啟動(dòng)。Boost電路一旦啟動(dòng)了，其供電端電源得到保證，即使輸入電壓跌到很低，工作也能正常進(jìn)行，只是其負(fù)載能力會(huì)受到限制而已。所以，我們可以用它在這里為RT2568提供3.3V的輔助電壓，線性穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)問題就了得到解決。我們完全不必?fù)?dān)心RT9266的驅(qū)動(dòng)能力問題，線性穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)電路的消耗是很低的，通常是在幾十微安的級(jí)別，而RT9266在1V輸入3.3V輸出的情況下提供100mA的負(fù)載能力只是一個(gè)小case，一點(diǎn)都不足為慮。實(shí)際上，我曾用RT9266在1V輸入的情況下得到過12V65mA的穩(wěn)定輸出，如果再加改善，或許還可以更高。

再回到我們的思考主線上來。既然RT2568需要1.1V以上的輸出電壓才能工作，我們是否要把1V的輸入提升以后再供給它呢？不用，那樣一來電路就復(fù)雜了，效率也變差了，我們還有別的法寶可供選擇，它是RT9174。

我的視角快速地變換到RT9174上，是因?yàn)槲铱吹讲粦?yīng)將1V的電壓接到別的電路上，而是需要直接加到調(diào)整管的輸入端上，避免別的電路對(duì)電壓提出要求，因而我們的問題就變成了需要尋找到一個(gè)能直接驅(qū)動(dòng)MOSFET的電路，于是它就自動(dòng)呈現(xiàn)了出來：

這是RT9174的規(guī)格書里示范的電路之一種，它提供了三組輸出，如果有需要，也可以使用NPN型晶體管替代上圖中的MOSFET。我們 要完成的電路遠(yuǎn)沒有這么復(fù)雜，因?yàn)槲覀冎恍枰唤M輸出，所以只要將Q3的3.3V輸入改為1V，將VO3直接和FB3相連（RT9174的參考電壓恰好為0.8V，R6/R7自然不再需要），將Q2/Q3周邊的電路統(tǒng)統(tǒng)刪除，再將5、6腳和2、3腳分別短路（讓多余的電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)），用RT9266從1V得到一個(gè)5V的電壓接入1腳（RT9174需要一個(gè)合適的穩(wěn)定工作電壓），再根據(jù)最后的需要選擇一下合適的外圍元件型號(hào)，整個(gè)電路圖就設(shè)計(jì)完成了。