使用超低電壓 MOSFET 陣列進(jìn)行設(shè)計(jì)，第三部分使用超低電源電壓驅(qū)動(dòng)

在 5V、3.3V 或更低電壓下運(yùn)行的低壓系統(tǒng)通常需要具有 1V 或更低閾值或開(kāi)啟電壓的有源 MOSFET 器件。對(duì)于模擬設(shè)計(jì)，該閾值電壓直接影響工作信號(hào)電壓范圍。

例如，傳統(tǒng) MOSFET 的閾值電壓等于 0.7V +/- 0.3V。電路設(shè)計(jì)人員必須在設(shè)計(jì)中允許閾值電壓的最大變化，以便當(dāng)信號(hào)達(dá)到信號(hào)電壓限制的下限時(shí)，信號(hào)電壓不會(huì)被削掉。通常添加安全裕度以允許其他系統(tǒng)變量。

對(duì)于 1V 閾值 MOSFET 器件，所需的最小電源電壓為 1.0V 或更高。電路的有用信號(hào)范圍直接由所用 MOSFET 的閾值電壓決定和限制。這種所謂的“死區(qū)”開(kāi)銷電壓情況變得至關(guān)重要，因?yàn)殡S著電源電壓的降低，閾值電壓在電源電壓中所占的比例越來(lái)越大。最終，信號(hào)擺幅的有用范圍完全被這個(gè)“死區(qū)”電壓用完，并且電路在任何有用的信號(hào)電壓擺幅下都停止工作。

一些 EPAD MOSFET 專為解決這種低電源電壓情況而設(shè)計(jì)。例如，ALD110802 的開(kāi)啟閾值電壓僅為 0.2V，根據(jù)電路偏置條件，它可以在 1V 電源下接受或產(chǎn)生大于 0.8V 的信號(hào)擺幅。ALD110800 零閾值 MOSFET 可以在許多電路配置中產(chǎn)生完整的 1V 軌到軌信號(hào)擺幅，僅需 1V 電源。

超低電源電壓指低于 1V 或低于 +/- 0.5V 的電源電壓。作為應(yīng)用示例，加載時(shí)輸出約 0.45V 的單面板太陽(yáng)能電池可用于使用 EPAD MOSFET 構(gòu)建有用的儀器級(jí)電路。0.45V 可用于單電源配置，或分成 +/- 0.225V 雙電源。在最簡(jiǎn)單的形式中，使用 ALD110800 器件的逆變器電路僅需 50mV 電源即可運(yùn)行。

低功耗和“納米功耗”操作

當(dāng)電源電壓降低時(shí)，給定負(fù)載電阻的功耗會(huì)隨著電源電壓的平方而降低。因此，降低電源電壓的主要好處之一是降低功耗。盡管降低電源電壓和功耗通常會(huì)降低有用的 AC 帶寬并增加電路中的噪聲，但設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)給定的電路應(yīng)用做出必要的權(quán)衡，并相應(yīng)地偏置電路以優(yōu)化多個(gè)變量.

從前面的段落中可以看出，低電源電壓與適當(dāng)?shù)?EPAD MOSFET 和仔細(xì)的電路設(shè)計(jì)相結(jié)合以最佳地偏置電路的不同分支，可以設(shè)計(jì)一個(gè)電路，以便將功耗降至以前無(wú)法達(dá)到的水平。

可以使用 EPAD MOSFET 系列的不同成員來(lái)設(shè)計(jì)電路，從而最大限度地降低每個(gè)預(yù)期電路功能的功耗?？梢詷?gòu)建以微瓦甚至納瓦模式運(yùn)行的電路，并且仍然提供良好偏置和嚴(yán)格控制的電路功能。

在功率關(guān)鍵型應(yīng)用中，與傳統(tǒng)電路方法相比，這種功率降低可導(dǎo)致功耗降低一百倍或千倍以上。潛在的毫微功耗電路可能會(huì)改變?cè)S多應(yīng)用中的電源要求，并在電源管理和便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)突破。

EPAD MOSFET 基本電路和示例

EPAD MOSFET 是一種有源器件，可用作大量設(shè)計(jì)中的基本電路元件。有許多電路可以利用它們。使用這些 EPAD MOSFET 器件的潛在設(shè)計(jì)和用途的數(shù)量?jī)H受設(shè)計(jì)人員的需求和想象力的限制。

在選擇產(chǎn)品系列的特定成員時(shí)，通常有一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)規(guī)格或特性對(duì)特定應(yīng)用具有壓倒一切的重要性。由于閾值電壓 Vgs(th) 是基本的器件規(guī)格，因此其選擇決定了很多關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)可能是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)。

其中一些關(guān)鍵參數(shù)和注意事項(xiàng)包括：

1. 輸入和輸出電壓之間的電壓電平關(guān)系

2. 電源(或多個(gè)電源)所需的工作電壓

3. 所需的頻率響應(yīng)

4. 所需的信噪比

5. 設(shè)計(jì)所需的靜態(tài)電流

6 . 整體功耗

7. 輸出驅(qū)動(dòng)和其他輸出特性，如電壓擺幅、電流等。

一旦確定了系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，就可以選擇 EPAD MOSFET 系列中的一個(gè)或多個(gè)合適的成員。不同的 Vgs(th) 設(shè)備可以用于不同的功能塊。

以下是突出該產(chǎn)品系列功能的一些基本電路類型。

并行連接

EPAD MOSFET 陣列有助于輕松并聯(lián)。例如，ALD110800 可以將所有 4 個(gè)漏極端子短接在一起，將所有 4 個(gè)源極端子短接在一起，并將所有 4 個(gè)柵極并聯(lián)連接在一起。該器件連接為單個(gè) MOSFET 器件，具有 4 倍的電流輸出。同樣，雙 EPAD MOSFET 可以作為單個(gè) MOSFET 并聯(lián)連接，以產(chǎn)生雙倍電流輸出。