

既然正压有GM1205,那负压这边呢?共模半导体同样有一款对标LT3094的芯片,也是咱们今天要聊的GM1300。
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先说说LT3094这颗芯片。在硬件圈,尤其是做精密仪器、医疗成像、射频或者高端音频的兄弟,应该都不陌生。
板子上不光有正电源,很多时候还得有个干净的负电源。比如给高速ADC/DAC供电,或者给运放提供±15V的轨。负电源要是脏了,噪声也会耦合到信号链里。
LT3094就是ADI专门干这活的,性能没得说,但价格和供货嘛……懂的都懂。

那有没有一颗芯片,性能上差不多,价格上又能让你随便用不心疼?GM1300,就是冲着这个来的。
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咱们直接看硬指标,看它都有哪些特点。
1、跟LT3094 Pin-to-Pin,可直接替换
封装都是3mm×3mm DFN-12,引脚定义一模一样。这意味着你现有用LT3094的板子,直接把GM1300焊上去,改都不用改。对于想降成本、保供应的兄弟来说,这几乎就是零成本切换。

2、输入电压范围更宽
LT3094是-2.3V到-20V,GM1300能从-1.8干到-30V。别小看这多出来的10V,在一些老设备维护、特殊传感器偏置、或者需要-24V供电的场合,GM1300可以直接使用,无需再增加一级降压,省事儿不少。
如下是LT3094输入电压范围:

如下是GM1300输入电压范围:

3、压差更低,发热就少
在500mA满载时,GM1300的典型压差是155mV,LT3094是235mV。差了80mV。功率嘛,0.5A乘以0.08V,省了40mW的热量。这点热量看着不大,但对于密闭机箱里散热本来就不好的情况,蚊子腿再小也是肉啊。
如下是LT3094压差范围:

如下是GM1300输入电压范围:

4、超低噪声和超高PSRR
在10Hz到100kHz的带宽内,RMS噪声是1.95µVrms,10kHz处点噪声密度3.8nV/√Hz。这个水平算什么级别?跟LT3094典型值0.8µVrms相比,确实高了一点,但得看应用场景。

给16位ADC供电、给音频Codec做电源,这个噪声级别完全够用。但如果你做的是生物电信号采集这类极端微弱信号测量,系统本底噪声要求到nV级别,那GM1300确实不是为这种场景设计的,可换用更专业的方案。
PSRR方面,10kHz时能做到97dB,比LT3094的90dB高了7个dB。这意味着对前级DC-DC残留的高频开关纹波压制能力更强,用在开关电源后级做二次稳压,效果会很明显。

5、并联可以增强电流,让噪声更低


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做硬件最怕什么?最怕芯片性能强悍,但用起来各种别扭,一不小心就踩坑。
我翻了GM1300的数据手册,有几个设计细节跟大家分享一下:
1、SET引脚设计要点
GM1300 内置了一个流入SET 引脚的精密100μA 电流源,用SET引脚对地接电阻来设定输出电压的,公式是VOUT = -100uA × RSET。比如你接个33.2kΩ电阻,输出就是-3.32V,约等于-3.3V。


在SET引脚对地并个电容,能降噪、改善PSRR、顺便软启动,好处多多。用4.7uF时,噪声就能降到1.95µVrms。

但是!启动时间会变长。公式大约就是RC时间常数乘以2.3。如果你电容用大了,比如22uF,启动可能得几百毫秒。

怎么办?GM1300有个快速启动功能,通过PGFB引脚控制,启动时能把SET引脚电流临时提高到3mA,大电容也能很快充起来。这个功能在需要频繁开关机或者热插拔的场合特别实用。不过要注意,如果芯片处于限流、dropout、热关断或者输入欠压状态,快速启动是不会工作的。
2、输出电容设计要点
手册要求输出电容ESR低于30mΩ,ESL低于1.5nH。这基本就是X7R或X5R的陶瓷电容。

但要注意,陶瓷电容有直流偏压效应。你用一个16V耐压、10uF的电容,在输出-5V时,实际容量可能只剩下5-6uF了,这就可能不够了。
我的建议是: 要么用25V耐压的,要么直接用22uF的,保证有效容量在10µF以上。
3、长线供电要注意LC振荡
如果你的板子用几十厘米长的导线从电源取电,导线的寄生电感和输入端的陶瓷电容可能会形成LC谐振,导致输入电压出现振铃甚至振荡。

手册建议:每6英寸导线,额外加1µF输入电容,或者在输入端串个0.1Ω~0.5Ω的小电阻来阻尼。这是个很实在的工程建议,不是每个芯片手册都会写的。
4、外部可编程电流限制
ILIM引脚对地接个电阻就能设定限流值,公式是:


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咱们做硬件的,说白了就是在性能、成本、供货之间找平衡。
GM1300不是所有指标都碾压LT3094,但在核心的噪声、PSRR上,它与LT3094处于同一梯队,而在输入电压范围、压差、10kHz的PSRR 这些单项上,它甚至还有优势。