關于1V輸入得到0.8V輸出分析和介紹

有一位還在上大學的網友想做一個項目，其目標是從0.5V~1.3V的輸入范圍得到一個0.8V的輸出，還指明要用LDO來實現，輸出誤差范圍和電源紋波抑制比（PSRR）的指標也被列了出來，電源最重要的電流輸出能力指標卻沒有給出。很顯然，這是一個無法完成的任務。為什么呢？因為LDO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，這就變成了一個不能完成的任務。

這位網友是很通情達理的，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實現的，由輸入到輸出之間的壓差、負載電流和調整元件的內阻導致的發(fā)熱、最小壓差限制等問題其實都是能夠處理的，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，需要找出來的器件能在1V輸入下工作，但可惜，這樣的現成器件是沒有的，因為立锜現有的固定輸出電壓的LDO產品并沒有0.8V這一規(guī)格。所以，我們需要在輸出電壓可調、參考電壓低于或等于0.8V并且使用外加驅動電壓的器件中去尋找合適的方案。

輸出電壓可調的器件都會有一個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，先將反饋信號放大以后再送入調節(jié)器件的反饋輸入端，這樣才能得到你想要的輸出電壓。

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

作為DDR總線的終端電壓調節(jié)器，其輸出電壓總是被要求處于DDR存儲器的電源電壓的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存儲器的運作狀態(tài)無關。以這種方式工作的DDR存儲器總線電壓調節(jié)器，立锜的RT9173可是開風氣之先的產品，它在十幾年前第一次出現在市場上，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，就是靠這一顆產品的，只是這些傳言者在這個時候是忽略了立锜的全系統方案供給能力的，我想這大概是因為單一的原因似乎更顯得神奇吧。

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到0.5V，最高電壓達到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？因為它的最低輸入電壓規(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之外，而且它的同類產品也不再被納入考慮范圍，因為它們既然是針對同類型應用的，如果沒有特別狀況，其參數規(guī)格的設定常常會很類似，不值得在上面繼續(xù)浪費時間。

在進行上述思考的過程中，實際上有另外一條思考線在同時運作，那就是穩(wěn)壓器的驅動問題。

為了實現1V轉0.8V，調整元件應該使用MOSFET來實現，這樣才可將壓差控制在0.2V以內，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，要使其運作在線性調節(jié)區(qū)才可能表現出線性調整的特性，從而可以通過調整其狀態(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動調整管的電壓的。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Boost轉換器來解決此問題，其電路如下圖所示：

RT9266是一個非常經典的器件，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品在性能上達到了它的水平，我對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的市場機會比過去少了很多，但用在我們這里卻是很合適。它在3.3V 輸出、1mA負載情況下的啟動電壓大約在0.98V左右，但若是空載，輸入電壓低達0.8V以下也可啟動。Boost電路一旦啟動了，其供電端電源得到保證，即使輸入電壓跌到很低，工作也能正常進行，只是其負載能力會受到限制而已。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)壓器的驅動問題就了得到解決。我們完全不必擔心RT9266的驅動能力問題，線性穩(wěn)壓器的驅動電路的消耗是很低的，通常是在幾十微安的級別，而RT9266在1V輸入3.3V輸出的情況下提供100mA的負載能力只是一個小case，一點都不足為慮。實際上，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，是因為我看到不應將1V的電壓接到別的電路上，而是需要直接加到調整管的輸入端上，避免別的電路對電壓提出要求，因而我們的問題就變成了需要尋找到一個能直接驅動MOSFET的電路，于是它就自動呈現了出來：

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 要完成的電路遠沒有這么復雜，因為我們只需要一組輸出，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周邊的電路統統刪除，再將5、6腳和2、3腳分別短路（讓多余的電路有一個穩(wěn)定狀態(tài)），用RT9266從1V得到一個5V的電壓接入1腳（RT9174需要一個合適的穩(wěn)定工作電壓），再根據最后的需要選擇一下合適的外圍元件型號，整個電路圖就設計完成了。