便携设备中供电电路的综合考虑

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1、便携设备中供电电路的综合考虑

2、第1lunV的压差。LDO线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P沟道场效应管，而不是通常线性稳压器中的PNP晶体管。P沟道的场效应管不需要基极电流驱动，所以大大降低了器件本身的电源电流；另一方面，在采用PNP管的结构中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态降低输出能力，必须保证较大的输入输出压差；而P沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积，极小的导通电阻使其压差非常低。当系统中输入电压和输出电压接近时，LDO是最好的选择，可达到很高的效率。所以在将锂离子电池电压转换为3V电压的应用中大多选用LDO，尽管电池最后放电能量的百分之十

3、没有使用，但是LDO仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。二．电荷泵基本的电荷泵电路成本较低，它的最大优点是无需电感，外围电路只需几个电容，体积较小,能够提供百分之九十五的效率；固定开关频率时产生较大的噪声和静态电流。另外，这种结构的输出电压只能是输入电压的倍数，利用四个内部开关和一个外部飞电容（flyingcapacitor）能够获得输入电压的2倍、1/2倍或-1倍输出；也可以使用多级结构获得其它倍数的电压，但成本和静态电流也会增加，所以，在传统的设计中，电荷泵结构很少与电池直接相连，而是用于产生系统的辅电源，为小电路模块或某一器件供电。但从目前的发展趋势看，新型的电荷泵输出电流越

4、来越大，而便携式产品的功耗则越来越低，所以有些产品选用电荷泵做系统的主电源。1．电荷泵+LDO为了克服电荷泵电路固有的缺陷，某些新型电源将电荷泵与LDO相结合，这种结构可以得到任意的输出电压，而且降低了输出噪声，但效率也相应有所下降，下降幅度与输入输出电压有关，例如两节NiMH电池转换为3V的效率是3V/（2X2.4V）=63%。这里还没有考虑电荷泵自身的效率损耗，LDO的输出电压与电荷泵倍压输出越接近，这种结构的效率越高。2．电荷泵稳压器新型电荷泵稳压器采用PFM或P方式，内部电路不需要LDO。与电荷泵+LDO方式相比，新型PFM方式的电荷泵具有低成本、低静态电流等特点，但输出噪声略有

5、增加、两种电路的效率基本相同。如果改变倍乘因子可以改善转换效率。例如转换两节碱性电池到5V，新电池时使用两倍压，而电池电压低于2.5V时使用3倍压。升降压应用中，开始时使用降压而后来使用两倍升压，可以改善效率。但是半导体行业很少采用这样复杂的电荷泵稳压器。电荷泵稳压器在主电源和后备电源中都十分有用，最新的电荷泵稳压器能够提供250mA的输出电流，非常适合低功耗的应用。它能够产生存储器所需要的编程电压，为GaAs射频功率放大器产生非常稳定的负偏置电压等。三．DC-DC转换器DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相结构，具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点，随着集成度的提高，许多新

6、型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容；但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。近几年随着半导体技术的发展，表面贴装的电感、电容、以及高集成度的电源控制芯片的成本也不断降低，体积越来越小。低导通电阻的场效应管省去了外部大功率场效应管，例如对于3V的输入电压，利用片内N沟道场效应管可以获得5V/2A的输出。对于中小功率的应用可以使用小型低成本封装。另外，高达1MHZ的开关频率能够降低成本、减小外部电感/电容的尺寸。某些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者P方式选择等。1．DC-DC降压转换器几乎所有的降压型DC-DC转换器都比LDO的效率要高，当输入电

7、压高于输出电压很多时更是如此，例如，将锂离子电池转换成1.8V输出。最新的降压型DC-DC转换器内置同步整流器和场效应开关管，不仅提高了转换效率，而且外部仅仅需要一个电感，简化了设计。由于这种结构能够达到百分之百的占空比，可实现很低的压差。通常PFM方式的降压型DC-DC转换器输出纹波和噪声较大，而静态工作电流较小；P方式的降压型DC-DC转换器的输出纹波和噪声较小，但静态工作电流较大。在输入电压远远高于输出电压的应用中，为达到高效率、低噪声的指标要求，有些降压型DC-DC控制器还内置了LDO。2．DC-DC升压转换器升压转换器是LDO无法取代的，尽管电荷泵稳压方式可以实现升压功能，但效

8、率较低，输出电流较小。因为升压转换器的输出纹波和开关噪声较大，需要选择好的控制结构以消除振荡噪声和开关场效应管引起的效率损失。最新的升压型DC-DC转换器（图1中的IC）同样内置同步整流管和开关管，实现了高效率、低功耗、小体积、多功能等特性。目前，便携式产品的工作电流范围越来越宽，这就要求单个IC能够实现多种控制算法，图1中的IC包含低噪声的P工作方式和低工作电流的PFM方式，可以提供很宽的负载电流，控制方式的改变可以瞬间完成而不会