基于Intersil的电源管理产品及低功耗设计介绍
在现在化的便携式产品设计中，一方面我们需要更强的电源来应对产品更新带来的大电流需求，另一方面，工程师们还得注意满足其较高的便携性要求。这要求设计师们既要注意产品电源通路上的转换效率，设计出非常合理的电源管理系统和负载管理系统，同时又要注意到长久的电池运行时间、与多种电源的兼容性、高功率密度、小外形尺寸和有效的热管理等。
intersil作为业界的低功耗的领军厂家，尤其是在电源管理的低功耗处理上，推出了一系列性能优越的产品，从产品功耗，封装大小，转换效率，芯片热阻，保护电路，emi/emc性能，输出电压电流噪声，外部补偿等各方面为用户的便携产品设计提供新思路。
dc/dc
intersil推出的dc/dc isl8012内部集成mosfet，并具有欠压，过压和过温保护功能，同时也具有硬件关断和启动功能，其输入电压最高可达13v，输出电压可到17v，输出电流为600ma，开关频率最高750khz可调节，在一些较低的频率(200khz)应用中转换效率可达92%以上,而其关断电流可达到<0.1ua。非常适合一些3.3v到15v电压转换场合，比如oled，电源应用，tf-lcd应用等，而其极小的封装形式3mm x 4.9mm x 1.1mm和静态电流<0.1ua，也很适合一些应用在便携式产品设计中。
intersil另一款高性能dc/dc isl8502/ sl8560可通过编程切换频率和外部同步显著降低噪声和 emi滤波需求。它具有500khz至1.2mhz可调的切换频率范围确保了高效性和较小数目的外部元件。采用耐热增强性封装设计，其外部补偿也大大提高了设计的灵活性，广泛应用于信息集抄,机顶盒,adsl调制解调器,交换机,路由器，pos机等高emi要求的场合的电源管理中.
在一些大电流的应用中，可以推荐使用el7566，最大可以输出6a，同时内部有过温保护，到135度自动关断。其标称输出电压精度可达5%，转换效率可达96%，高达1mhz的可调的开关频率并且整个转换器也仅仅占用不到0.58in2的空间，其工作在固定频率pwm模式下，还可以实现外部同步。el7554还提供了软启动和启动控制，消除了浪涌电流，可以使用户方便地使用不同配置对多路转换器的启动进行控制。主要应用于端点电源、dsp和cpu内核及io电源、逻辑电源，以及各种不同类型的便携式设备中。
ldo
低功耗ldo isl9003a具有出色的电源抑制率，可以实现高稳定性,低噪声, 低静态电流与纹波抑制和高集成度设计，特别适于便携式产品或者手机等应用，其静态电流为30μa，关断电流关断电流是0.5μa，连续输出电流为150ma，可以对大电流阶越做出快速的瞬态响应，具有出色的负载调节能力，在pda、手机和智能电话便携式仪器仪表、mp3播放器手持式器件，包括手持式医疗器件中应用可大大提高产品性能。
isl9011和isl9012是高性能双路ldos,通道1可提供150ma的电流,通道2可提供300ma的电流。这些器件有很低的维持电流且比较稳定,输出电容为1µf到10µf,esr达到200mohms。在低纹波,高psrr应用中,基准旁路脚允许接一个外部电容以调节噪声滤波器。
低噪声ldo icl7663s可达到1%的输出精度，并且可通过温度系数来调节输出精度，达到更好的性能，同时只有10ua的静态电流，内部过流过温保护电路，很适合应用于高精度的产品场合，比如一些手持设备，寻呼机，电池管理系统，lcd显示模块的等应用中。
低功耗应用
在低功耗应用中，设计者需考虑的不仅仅是省电，同时包括降低散热成本，减小辐射干扰和热噪声干扰，增加产品使用寿命等等。而低功耗设计中电源的低功耗设计是最尤为重要的，它几乎决定了整个产品低功耗设计的成败。因此，在我们选择电源管理中的工作模式同时，也要考虑不同方案中芯片的性能，比如输入输出电压，输出功率，体积，转换效率等，还包括保护功能，热阻，信噪比，纹波，工作频率，外部电路等等。
intersil在低功耗领域推出了很多的产品，基本上大部分产品可以应用于低功耗设计中，随着项目需求不一样，用户可以在众多的产品中选择最合适的型号，比如低功耗ldo isl90xx系列，静态电流10ua，关断电流<0.1ua；低功耗运放产品el2125，sl28288,极低电压和电流噪声，220uv的反偏电压，10ma的工作电流，vos在10uv之内，最高带宽17mhz；低功耗电压基准isl60002,可以提供±1mv精度的电压基准，而其工作电流达到350na,温度系数也只有20ppm/°c ，非常适合于高精度ad/d/a转换，pda，精密医疗仪器等应用；其他低功耗产品如数字电位器isl22316，isl22323，x95820等，也广泛应用于低功耗设计中。
下面介绍一个以microchip mcu与intersil的模拟器件为主的血氧仪的低功耗设计方案。
血氧仪用来测量血氧饱和度的电子设备，血氧饱和度是血液中被氧结合的氧合血经蛋白（hbo2）的容量占全部可结合的血红蛋白（hb）容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是用于表征呼吸循环的重要生理参数，正常人体动脉血氧饱和度为98%。本方案采用光电传感器测量，利用人体的血红蛋白对660nm的红光和940nm的近红外光的吸收率不一样，测定通过手指（或耳垂等）光传导强度，再通过软件计算并得出血氧饱和度。
整个系统如图1所示，红光及红外光经过手指或耳垂，由光电池感应出电流，经isl28413进行i/v转换放大，再送入mcp3425进行ad转换，mcu根据红光及红外光的ad转换结果计算得到血氧饱和度，并可顺便计算出脉膊，同由lcd显示出来。图2为i/v转换及信号放大的电路，光电池是电流型器件，这就需要将电流变化量转换成为电压变化量，以方便采集。
图1 系统框图
图2 i/v转换及放大
由于放电池感应的电流信号微弱，这就要求i/v转换的运放必须具备非常低的输入失调电流，isl28413以其10pa的偏置电流、最低1.8v的工作电压、高性价比等特性使其非常适合电池供电系统。图中电位器选用intersil的双256抽头的x95820，此路用于调节运放的增益，另一路用于后面的滤波电路。考虑到系统分辨率，这里选用一颗microchip的16位delta-sigma的ad转换器。作为ad转换器的基准，isl60002以业界最低工作电流350na、20ppm/℃的温漂成为此系统的必备之选。整体模拟电路由一颗带en功能的ldo供电，待机时模拟部分的电路被完全切断，这里选用一颗isl9003a，提供高达93db电源抑制比的同时具有非常低的输出噪声。
单片机采用microchip刚推出的带有lcd驱动的pic16f193x系列，它采用了最新的nanowatt xlp技术，1.8v时典型待机电流仅为60na。它在pic16f91x基础上增加了14条指令，程序空间也增加到16k，别外还增加了2个带ccp功能的定时器、16通道的电容性触摸感应模块和一个5位分辨率的dac。
结语
低功耗设计不仅仅看ldo dc/dc能提供输出的电压，电流和功率，还要考虑到器件的温升，开关频率，转换效率，等一些隐性参数，在满足负载功耗的同时，也要考虑到余量设计，芯片的保护功能也是设计者需要考虑的问题，通常内部过流，过压，过温保护可以减少外部电路和降低功耗，使产品达到更好的性能。intersil的电源管理器件，通过不同的档次来满足设计者的不同需求，让设计者在达到上述设计要求的同时，可以选择更合理的价格的产品。
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intersil作为业界的低功耗的领军厂家，尤其是在电源管理的低功耗处理上，推出了一系列性能优越的产品，从产品功耗，封装大小，转换效率，芯片热阻，保护电路，emi/emc性能，输出电压电流噪声，外部补偿等各方面为用户的便携产品设计提供新思路。
dc/dc
intersil推出的dc/dc isl8012内部集成mosfet，并具有欠压，过压和过温保护功能，同时也具有硬件关断和启动功能，其输入电压最高可达13v，输出电压可到17v，输出电流为600ma，开关频率最高750khz可调节，在一些较低的频率(200khz)应用中转换效率可达92%以上,而其关断电流可达到<0.1ua。非常适合一些3.3v到15v电压转换场合，比如oled，电源应用，tf-lcd应用等，而其极小的封装形式3mm x 4.9mm x 1.1mm和静态电流<0.1ua，也很适合一些应用在便携式产品设计中。
intersil另一款高性能dc/dc isl8502/ sl8560可通过编程切换频率和外部同步显著降低噪声和 emi滤波需求。它具有500khz至1.2mhz可调的切换频率范围确保了高效性和较小数目的外部元件。采用耐热增强性封装设计，其外部补偿也大大提高了设计的灵活性，广泛应用于信息集抄,机顶盒,adsl调制解调器,交换机,路由器，pos机等高emi要求的场合的电源管理中.
在一些大电流的应用中，可以推荐使用el7566，最大可以输出6a，同时内部有过温保护，到135度自动关断。其标称输出电压精度可达5%，转换效率可达96%，高达1mhz的可调的开关频率并且整个转换器也仅仅占用不到0.58in2的空间，其工作在固定频率pwm模式下，还可以实现外部同步。el7554还提供了软启动和启动控制，消除了浪涌电流，可以使用户方便地使用不同配置对多路转换器的启动进行控制。主要应用于端点电源、dsp和cpu内核及io电源、逻辑电源，以及各种不同类型的便携式设备中。
ldo
低功耗ldo isl9003a具有出色的电源抑制率，可以实现高稳定性,低噪声, 低静态电流与纹波抑制和高集成度设计，特别适于便携式产品或者手机等应用，其静态电流为30μa，关断电流关断电流是0.5μa，连续输出电流为150ma，可以对大电流阶越做出快速的瞬态响应，具有出色的负载调节能力，在pda、手机和智能电话便携式仪器仪表、mp3播放器手持式器件，包括手持式医疗器件中应用可大大提高产品性能。
isl9011和isl9012是高性能双路ldos,通道1可提供150ma的电流,通道2可提供300ma的电流。这些器件有很低的维持电流且比较稳定,输出电容为1µf到10µf,esr达到200mohms。在低纹波,高psrr应用中,基准旁路脚允许接一个外部电容以调节噪声滤波器。
低噪声ldo icl7663s可达到1%的输出精度，并且可通过温度系数来调节输出精度，达到更好的性能，同时只有10ua的静态电流，内部过流过温保护电路，很适合应用于高精度的产品场合，比如一些手持设备，寻呼机，电池管理系统，lcd显示模块的等应用中。
低功耗应用
在低功耗应用中，设计者需考虑的不仅仅是省电，同时包括降低散热成本，减小辐射干扰和热噪声干扰，增加产品使用寿命等等。而低功耗设计中电源的低功耗设计是最尤为重要的，它几乎决定了整个产品低功耗设计的成败。因此，在我们选择电源管理中的工作模式同时，也要考虑不同方案中芯片的性能，比如输入输出电压，输出功率，体积，转换效率等，还包括保护功能，热阻，信噪比，纹波，工作频率，外部电路等等。
intersil在低功耗领域推出了很多的产品，基本上大部分产品可以应用于低功耗设计中，随着项目需求不一样，用户可以在众多的产品中选择最合适的型号，比如低功耗ldo isl90xx系列，静态电流10ua，关断电流<0.1ua；低功耗运放产品el2125，sl28288,极低电压和电流噪声，220uv的反偏电压，10ma的工作电流，vos在10uv之内，最高带宽17mhz；低功耗电压基准isl60002,可以提供±1mv精度的电压基准，而其工作电流达到350na,温度系数也只有20ppm/°c ，非常适合于高精度ad/d/a转换，pda，精密医疗仪器等应用；其他低功耗产品如数字电位器isl22316，isl22323，x95820等，也广泛应用于低功耗设计中。
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整个系统如图1所示，红光及红外光经过手指或耳垂，由光电池感应出电流，经isl28413进行i/v转换放大，再送入mcp3425进行ad转换，mcu根据红光及红外光的ad转换结果计算得到血氧饱和度，并可顺便计算出脉膊，同由lcd显示出来。图2为i/v转换及信号放大的电路，光电池是电流型器件，这就需要将电流变化量转换成为电压变化量，以方便采集。
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由于放电池感应的电流信号微弱，这就要求i/v转换的运放必须具备非常低的输入失调电流，isl28413以其10pa的偏置电流、最低1.8v的工作电压、高性价比等特性使其非常适合电池供电系统。图中电位器选用intersil的双256抽头的x95820，此路用于调节运放的增益，另一路用于后面的滤波电路。考虑到系统分辨率，这里选用一颗microchip的16位delta-sigma的ad转换器。作为ad转换器的基准，isl60002以业界最低工作电流350na、20ppm/℃的温漂成为此系统的必备之选。整体模拟电路由一颗带en功能的ldo供电，待机时模拟部分的电路被完全切断，这里选用一颗isl9003a，提供高达93db电源抑制比的同时具有非常低的输出噪声。
单片机采用microchip刚推出的带有lcd驱动的pic16f193x系列，它采用了最新的nanowatt xlp技术，1.8v时典型待机电流仅为60na。它在pic16f91x基础上增加了14条指令，程序空间也增加到16k，别外还增加了2个带ccp功能的定时器、16通道的电容性触摸感应模块和一个5位分辨率的dac。
结语
低功耗设计不仅仅看ldo dc/dc能提供输出的电压，电流和功率，还要考虑到器件的温升，开关频率，转换效率，等一些隐性参数，在满足负载功耗的同时，也要考虑到余量设计，芯片的保护功能也是设计者需要考虑的问题，通常内部过流，过压，过温保护可以减少外部电路和降低功耗，使产品达到更好的性能。intersil的电源管理器件，通过不同的档次来满足设计者的不同需求，让设计者在达到上述设计要求的同时，可以选择更合理的价格的产品。
电流检测放大器替代仪表放大器实现在电路中的应用
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