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有關(guān)LDO在手機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2008-06-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著社會的進(jìn)步,使用者對通訊便利性要求越來越高,使得行業(yè)在近幾年有了飛速的發(fā)展。從模擬到數(shù)字,從黑白屏到彩屏,從簡單的通話功能到網(wǎng)上沖浪、可視對講、移動(dòng)電視、GPS定位,新的層出不窮。但隨著系統(tǒng)功能越來越復(fù)雜,對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、供電電壓、效率和成本的要求也越來越高。相應(yīng)的系統(tǒng)供應(yīng)商,例如MTK、TI、INFINION、NXP等等也隨之更新自己的系統(tǒng)電源管理單元(PMU),但是,作為系統(tǒng)級芯片的更新,遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于產(chǎn)品功能的更新?lián)Q代。對于一些關(guān)鍵的器件,例如射頻模塊的供電電源,GPS模塊的PLL供電電源,對于輸出紋波,PSRR(電源紋波抑制比)性能的要求很高,這些指標(biāo)會直接影響的信號接收靈敏度以及GPS的信號接收靈敏度。利用PMU供電則會給工程師增加系統(tǒng)復(fù)雜度。因此,各種在手機(jī)中的,始終充滿活力。

是利用較低的工作壓差,通過負(fù)反饋調(diào)整輸出電壓使之保持不變的穩(wěn)壓器件。根據(jù)制成工藝的不同,有Bipolar,BiCMOS,CMOS幾種類型,性能有所差異,但隨著成本壓力的增大,CMOS LDO目前成為市場的主流。

LDO從結(jié)構(gòu)上來講是一個(gè)微型的片上反饋系統(tǒng),它由電壓電流調(diào)整的的功率MOSFET、肖特基二極管、取樣電阻、分壓電阻、過流保護(hù)、過熱保護(hù)、精密基準(zhǔn)源、放大器、和PG(Power GOOD)等功能電路在一個(gè)芯片上集成而成,圖1為CMOS LDO的典型功能圖。

對于手機(jī)來說,主要分成射頻,基帶,PMU三大功能單元。PMU雖然可以滿足其中大部分供電的需求,而對于射頻部分的供電,攝像頭模組的供電,GPS,以及WIFI部分新增的供電需求,由于PMU本身更新的速度,以及考慮成本、散熱問題,并不能滿足,需要通過額外的電源供應(yīng)。SGMICRO的LDO產(chǎn)品本身有著極低的靜態(tài)電流,極低的噪聲,非常高的PSRR,以及很低的Dropout Voltage(輸入輸出電壓差),可以大部分滿足在這些條件下的供電要求。

在手機(jī)應(yīng)用中,LDO的PSRR、輸出噪聲、啟動(dòng)時(shí)間這幾個(gè)參數(shù)直接影響手機(jī)性能的好壞,需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇合適參數(shù)以及考慮布線。在選擇外圍器件方面,則要注意以下七點(diǎn):

1. 輸出電容的選擇影響了LDO的穩(wěn)定性,瞬態(tài)響應(yīng)性能,以及輸出噪聲Vrms的大小

2. 輸入電容的選擇影響 瞬態(tài)響應(yīng)性能, EMI和PSRR

3. 濾波電容影響了輸出紋波、PSRR和瞬態(tài)響應(yīng)性能及啟動(dòng)時(shí)間

4 防止電流倒灌,靜態(tài)電流的大小

5. 線路要考慮抑制輸入電壓過沖(穩(wěn)壓管的選用與否)

6. 布線影響散熱的效率(Tdie100℃)

7. 根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適啟動(dòng)時(shí)間

圖1:CMOS LDO的基本架構(gòu)及簡單應(yīng)用線路圖
圖1:CMOS LDO的基本架構(gòu)及簡單應(yīng)用線路圖

LDO的以下幾個(gè)參數(shù)在手機(jī)中特別重要:

LDO的穩(wěn)定性與瞬態(tài)響應(yīng)。由于負(fù)載電流動(dòng)態(tài)變化大,要求LDO的穩(wěn)定性與瞬態(tài)響應(yīng)性能好,否則導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常。

PSRR參數(shù)。PSRR參數(shù)直接影響射頻模塊部分地接收靈敏度。如果用在音頻部分,能夠抑制手機(jī)中的EMI干擾,使聲音的表現(xiàn)力更好。

LDO的輸出噪聲。這直接關(guān)系到輸出電源的干凈與否。

LDO的啟動(dòng)時(shí)間。啟動(dòng)時(shí)間跟系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上電時(shí)序息息相關(guān),直接影響系統(tǒng)的工作與否。

LDO 推薦的PCB設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中,需要將輸入電容Cin與輸出電容Cout盡量靠近LDO。在LDO的應(yīng)用中,熱設(shè)計(jì)往往是一個(gè)容易忽視的地方,需要考慮不同功率情況下選用合適的封裝,常見的有三種,SC70、SOT23和DFN-6。以射頻模塊部分供電為例,SC70封裝,本身允許散熱功率通常在0.2W以內(nèi):

PD=(Vin-Vout)*Iout+Vin*Ignd 0.2W

Vin=Vbattery=3.6V以上,Vout通常是2.8V,如果電流超過250mA會導(dǎo)致不穩(wěn)定,而SOT23的封裝允許散熱在0.4W左右,更加適合該部分的應(yīng)用。如果從芯片尺寸考慮,可以選用DFN封裝,可以兼顧散熱要求(PD>0.4W)。

SG MICRO(圣邦微電子)作為新興的半導(dǎo)體供應(yīng)商,也推出了一系列的LDO產(chǎn)品:通用LDO(三端穩(wěn)壓),射頻LDO(PSRR可以達(dá)到73DB@1kHZ),高精度LDO(滿負(fù)載0~300mA,全溫度范圍-40~125℃,精度1.6%)。以射頻LDO SGM2007為例,輸出噪聲為30μVrms,輸出壓差為300mV(全溫度范圍,全負(fù)載0-300mA),靜態(tài)功耗低至77μA,關(guān)斷電流小于10nA,PSRR在1kHz時(shí)為73db,216.67Hz為78dB。LDO SGM2007具有過熱保護(hù)和過流保護(hù)功能,啟動(dòng)時(shí)間在20μS以內(nèi)。



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