安定した電流供給は、高品質の電子製品にとって不可欠な要素です。民生用電子機器にとって、電力管理は製品の成功にとって重要な要件です。この記事では、ULDOの開発動向を理解するために、民生用電子機器向けの高性能で高信頼性のCMOS ULDOを紹介します。
低ドロップアウトにより電力変換効率が向上
電力管理は、安定した電力伝送、さまざまな負荷条件下での低消費電力と低ノイズの実現、省スペースと高い信頼性が求められる民生用電子機器製品にとっても重要な要件です。そのため、さまざまなアプリケーション分野の特定の要件を満たすために、リニア レギュレータ、DC-DCコンバータ、電源コントローラ、PMICなどのさまざまな電源管理ICが開発され、適用されています。
電源管理ICの一般的なリニア レギュレータは、標準リニア レギュレータ、低ドロップアウト レギュレータ (LDO)、超低ドロップアウト レギュレータ (ULDO) に分類できます。それらの主な違いは、安定した出力電圧を維持するために必要なドロップアウト電圧特性です。ドロップアウト電圧は、安定した出力電圧を維持するための最小出力差動電圧として定義されます。電力出力の観点から見ると、リニアレギュレータは可変抵抗器とみなすこともできます。
出力電流が変化すると、リニア レギュレータの内部制御回路がコンポーネントを通じてオン抵抗を調整します。調整可能なオン抵抗範囲によって、最大動作電流範囲 (動作出力インピーダンス範囲) が定義されます。標準リニア レギュレータの場合、パス要素はダーリントンNPNまたはPNP出力段であり、差圧は最大2Vです。リニア レギュレータは、3.6 Vのバッテリ電源から3.3 Vの電圧を生成するなど、低ドロップアウトを必要とするアプリケーションには適用できません。ほとんどのLDO/ULDOは、ドロップアウト電圧特性を低くするために、パス要素として適切なサイズのNMOSFETまたはPMOSFETを使用します。
電源回路で電圧降下に注意する必要がある重要な理由は、電力変換効率です。LDOの低ドロップアウト性能により、入力電圧を低減し、必要な電力出力を実現できます。消費電力が低いため、電力変換効率が向上し、発熱も低減します。上記の3つのリニア レギュレータでは、同じ出力電力を達成するために、異なる最小入力電圧が必要です。LDO/ULDOはドロップアウトが少なく、電力変換効率が優れているため、消費電力が削減されます。低消費電力のもう一つの利点は、発熱が少ないため、より小型のパッケージアプリケーションを実現できることです。