ZHCY154B September 2021 – April 2023 BQ25125 , LM5123-Q1 , LMR43610 , LMR43610-Q1 , LMR43620 , LMR43620-Q1 , TPS22916 , TPS3840 , TPS62840 , TPS63900 , TPS7A02
在納米功力穩(wěn)壓器中面積最大的模塊之一是電流基準(zhǔn),該基準(zhǔn)負(fù)責(zé)生成 1 至 10nA 的偏置支路。電流基準(zhǔn)模塊內(nèi)的電流偏置生成面積由電阻器元件決定。在低值電阻器上施加較小的電壓偏置,可減小電阻器值。在形成基準(zhǔn)偏置電流時(shí),可以通過一項(xiàng)技術(shù)來生成 ΔVgst/R 或 ΔVbe/R 電路。
圖 15 顯示了一種巧妙的偏置電流實(shí)現(xiàn)方式,其溫度系數(shù)幾乎為零,通過電阻器 R1 和 Rbias之間較小的電壓偏置來創(chuàng)建正負(fù)系數(shù)溫度偏置電流。

這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更小的無源面積,并有效地縮小了芯片面積。IQ 乘以最小封裝面積 FOM 是比較此類技術(shù)面積效率的最佳方法。TPS7A02 器件于2019年發(fā)布了 1mm x 1mm 雙平面無引線(Dual Flat No-Lead DQN) 封裝,而其對(duì)應(yīng)的 晶片級(jí)封裝(Wafer Chip Scale Package WCSP) 于 2021 年發(fā)布。LDO 擁有行業(yè)最低的 IQ-封裝面積-效率 FOM,小于 10 nA-mm2。 圖 16 展示了典型 0402 電容器與為 TPS7A02 提供的 DQN 和 WCSP 封裝的并排比較。
圖 16 采用 DQN 封裝、0402 電容器和 WCSP 封裝時(shí)
TPS7A02 的尺寸并排比較。當(dāng)將類似的面積減小技術(shù)應(yīng)用于電源電壓監(jiān)控器時(shí),面臨的主要挑戰(zhàn)是如何檢測(cè)高于 10V 的電壓并仍然實(shí)現(xiàn)低于 0.5μA 的 IQ 水平。受控電壓的電容式感應(yīng)與采樣保持技術(shù)相結(jié)合,可以減小芯片面積,并縮短響應(yīng)時(shí)間。TPS3840 毫微功耗高輸入電壓監(jiān)控器具有小于 350nA 的 IQ,從而實(shí)現(xiàn)了低至 15μs 的復(fù)位傳播延遲,同時(shí)能夠直接監(jiān)控 10V 電壓軌。
圖 17 納安級(jí)充電器系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)圖。節(jié)省電路板面積的有效方法之一是將更多功能集成到單個(gè)芯片上。這種集成使監(jiān)控器、基準(zhǔn)系統(tǒng)、LDO、電池充電器和直流/直流轉(zhuǎn)換器等模塊能夠共享通用構(gòu)建塊,同時(shí)減小總 IQ 大小。 圖 17 展示了 BQ25125 電池充電管理 IC 通過 I2C 集成和靈活控制多種低 IQ 的功能,I2C 為該器件提供了一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),能夠?qū)⒄麄€(gè)電源管理系統(tǒng)部署到可穿戴設(shè)備、計(jì)量和汽車傳感器物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。