应用与选择好便携产品的电源芯片

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1、应用与选择好便携产品的电源芯片 鲁思慧 1、便携产品常用电源管理芯片分类低压差稳压器(LDO)与超低压差稳压器(VLDO)；基于电感器储能的DC/DC，BUCK、Boost、BUCK-Boost；基于电容器储能的ChargePumps(又称无感应器的开关稳压器)；电池充电管理BatteryChargers及锂电池保护。1.1选用电源管理芯片的几点考虑选用生产工艺成熟，品质优秀的生产厂家产品；选用工作频率高的芯片，以降低成本周边电路的应用成本；选用封装小的芯片，以满足便携产品对体积的要求；选用技术支持

2、好的生产厂家，方便解决应用设计中的问题；选用产品资料齐全、样品和DEMO申请容易、能大量供货的芯片；选用产品性能/价格比好的芯片。1.2首先应从便携产品电源系统设计要求出发便携产品电源设计需要系统级思维，在开发由电池供电的设备时，诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗产品，如果电源系统设计不合理，则会影响到整个系统的架构、产品的特性组合、元件的选择，软件的设计和功率分配架构等。同样，在系统设计中，也应从节省电池能量的角度出发多加考虑。现在便携产品的处理器，一般都设有几个不同的工作状态，通过

3、不同的节能模式(空闲、睡眠、深度睡眠等)可减少对电池容量的消耗，所谓的‘空闲’和‘休眠’模式通常是基于以下事实，即通过关闭处理器部分不使用的内部电路来降低处理器的功耗。2、LDO特征与应用处理器越先进，为其供电就需要采用更多不同的电源电压。这可通过采用多个单通道转换器来实现，如标准的线性低压差稳压器(LDO)。LDO线性低压差稳压器是最简单的线性稳压器，由于其本身存在DC无开关电压转换，所以它只能把输入电压降为更低的电压,它最大的优点是使用方便而简单、低成本；它的缺点是在热管理方面,因其转换效率近似

4、等于输出电压除以输入电压的值。 *LDO的内部结构(见图1(a)所示)从图1(a)中所知,LOO的内部拓扑结构由作为电流主通道的MOSFET、作反向保护的肖特基二极曾、作输出电流大小检测的敏感电阻，过压/过热保护电路，输出电压取样反馈电路、比较放大器、基准电源、使能电路等几部分构成，新的LDO还包括开机系统自检的PowerOK。LOO的内部拓扑结构由作为电流主通道的MOSFET、作反向保护的肖特基二极曾、作输出电流大小检测的敏感电阻，过压/过热保护电路，输出电压取样反馈电路、比较放大器、基准电源、使

5、能电路等几部分构成，新的LDO还包括开机系统自检的PowerOK。压差、嗓音、共模抑止比、静态电流是LDO的四大关键数据，产品设计人员按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择LDO。*超低压差稳压器(VLDO)超低压差稳压器(VLDO),输入电压范围接近lV，其压差低于100mV,甚至30mV，内部基准接近0.5V。VLDO的输出纹波可低于1mVp-p。将VLDO作为一个降压型开关稳压器的后稳压器就可容易地确保低纹波。很明显，VLDO适用于要求低输入电压、低输出电压和低电压差的应用环境。由于便携式

6、无线设备通常都是由电池供电，因此VLDO也应当可以保护自己，避免遭受反向输入和反向输出电压的损害。最后，VLDO应当也能够与低等价串联阻抗值(ESR)的电容器协同操作，并且拥有良好的电源调整率和负载调整率，拥有快速瞬时响应能力。VLDO)例举见图1(b)所示，输入电压最低的LDO，直接由下1.5Vin供电，可提供下1A、2A和4A电流，无需偏置电源，取代用于1.5V输出的开关稳压器。这些器件不需要单独的栅极偏置，从而简化了设计。这些线性稳压器可分别从1.5V或1.8V输入产生高效的1.2V或1.5V

7、电源。因此可替代服务器、网络和电信设计中价格昂贵、体积庞大的降压型开关DC/DC转换器，同时可实现80%的效率。Power-OK(POK)上电复位(POR)。尽管VLDO设计可以适应较宽范围电容值的输出电容器，但考虑到尺寸和造价，也应当面向低ESR值的陶瓷电容器进行优化。但是，输出电容器的ESR值影响稳定性，尤其是电容值较小的电容器。因此，确保正确的电容值和ESR值十分重要。对于更为复杂的情况，在低压设备内，如VLDO，输出负载瞬时响应是输出电容值的函数。较大的输出电容值可以降低峰值偏差，当负载电流

8、变化较大时可以提供改进的瞬时响应特性。*开关稳压器的选择考虑到功率转化过程中产生的热量，工业界现在开始重新审视如何选择稳压器了。由于开关稳压器拥有较高的效率，制造商已经采用了开关稳压器，以替代较为简单的线性低压差电压稳压器。开关稳压器克服厂输入电压和输出电压差别较大时线性稳压器效率太低的缺点。采用低阻值开关和磁存储元件，开关稳压器的效率可高达96%，因此极大地降低了转化过程中的功率损失。当开关操作频率较高时，如大于2MHz，外部感应器和电容器的尺寸可以大幅度地减小。当