处理器核心供电.doc

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1、处理器核心供电在对线性稳压器作了评估后，我们还需要遍历所有的开关稳压器可选方案。是应该采用同步方式还是异步方式；用电流模式还是电压模式；脉冲宽度、脉冲频率还是磁滞开关？还需要其它特性吗？如果可选的线性稳压器和开关稳压器实在太多，要找到一个最适合自己产品的方案，就应该把应用需求列出一个详细清单，然后同各种可供选择的方案进行比较。应该记住：选择正确设计的过程包括三个步骤，第一步就是建立有关需求、约束以及所期望特性的完整清单，从而全面理解自己的需要并使其文档化。这个清单开始于一些基本要素：如输入电压、输出电压以及负载电流。然后尽可能多地添加其它信息。清单中包含的需求、约

2、束和期望特性越多，就更容易缩小可选方案的范围。这一清单可以提示出什么是重要的，并帮助理解及证明自己的最终决定。清单的其它项可能包括：成本、尺寸、电压降（压差VIN-VOUT的最低值）、最小/最大输入电压、最小/最大可接受负载电压、容错/精度、负载瞬态电流、线路调整率、静态电流、电池类型及寿命、开/关脚、封装/布局/定位的限制、顺序、软起动、环境温度、期望和禁止的开关频率、对部件来源/类型的限制等等。除此以外，是否还有其它因素会影响到最终决策呢？经过对需求与约束的充分考察并使之文档化后，第二个步骤是研究选择线性稳压器的可行性。这一步很有必要，这样可以在研究线性稳压器

3、优劣的同时，快速地缩小可选范围。最重要的一些计算都很简单，通过这些计算可以确定功率损耗、效率以及需要的散热方式：首先，用IOUT与压差VIN-VOUT的乘积计算出功率损耗，然后与IC内部电路的功耗相加：PLOSS=[(VIN-VOUT)×IOUT]+PIC，其中，PIC=VIN×IGND（IGND亦为ISUPPLY或IQ）。确认采用了最大的VIN和最小的VOUT来计算最差情况的数值。电源通常指定了最大VIN，而最小VOUT的准确值可以通过数据表得到。接下来计算给负载提供的功率，方法是用输出电压乘以负载电流：POUT=VOUT×IOUT。最后，计算效率：用加到负载上

4、的输出功率除以系统总功率：效率=POUT/(POUT+PLOSS)。于是就得到了一些关键数据，可以用来筛选线性稳压器。5学海无涯图1，线性稳压器压差VIN-VOUT(VDIFF)范围内，功率损失与IOUT关系。功率损耗有两个后果：发热和低效率。使用线性稳压器的关键在于是否可以发散和耐受产生的热量，以及避免由此所致电池寿命的缩减。另一个关键问题是，是否能通过提高LDO稳压器的性能来维持它的候选资格。图1显示了在某个VIN-VOUT差(VDIFF)范围内，功率损耗与IOUT的关系。图2显示了几种常见封装的功率耗散能力。如图2所示，业界标准封装技术可以在不加散热片情况下

5、提供超过2W的功耗。可将此数值与上面计算的PLOSS相比较。图3按图2所示顺序和相对大小列出了各种封装形式。图2，在无散热片情况下，工业标准封装技术可以提供高于2.0W的功率耗散。图3，按图2顺序列出的封装以及相对尺寸。已知负载电流和压差VIN-VOUT确定功率损耗，那么如何提高LDO稳压器的性能，使之适应标准封装的限制？尽管负载决定了输出电流和电压，但仍可以减小输入电压和VDIFF。如果能降低这个电压差，就可以减小功耗和封装的约束，也就可以有更多可供选择的LDO稳压器方案。图4，FET正在代替双极晶极管用于传输晶体管，因为FET的低导通电阻可以提供比双极晶体管固

6、定饱和电压更低的压降。5学海无涯新型LDO稳压器满足了这一要求，它具有比以往产品更低的电压降(VDIFF)，以及降低最小输入电压和输出电压等级的方法。需要用场效应管(FET)代替双极晶体管来担当传输晶体管角色，因为FET的导通电阻电压降低于双极晶体管的固定饱和电压（图4）。但很遗憾，大多数的LDO稳压器仍然要求最低输入电压要高于控制电路的工作电压。市场上也出现了一些改进后的LDO稳压器：它们有一个VIN和一个VBIAS输入，即将主电流通路与IC的偏置通路分隔开。换句话说，该器件的控制电路运行在较高的标准电压下(5V)，有极小的电流(3mA)，而通向输出端的大电流通

7、路则来自一个独立的低电压输入(VIN)。这种设置降低了压差VIN-VOUT以及功率损耗。美国国家半导体的LP3883就是使用VBIAS端的一个电路实例，它在3A输出电流时压降为210mV。可以从一个1.5V电源（另一个核心电压）为1.2V负载(3.6W)提供3A电流，而功率损失仅为900mW。再加上控制电路消耗的3mA电流（控制电路电压为5V），总的功率损耗只有915mW，因此可以采用很多封装形式。使用这些新型LDO稳压器，最佳策略就成了找到并利用电路板上的最低电压。标准封装的线性稳压器一般都比开关稳压器更便宜、更小，使用也更方便。可以用以下公式确定应用的功耗对散

8、热方式的要