手持電子裝置用的電源和管理IC

Motorola公司MC34280電源集成電路提供兩個升壓穩(wěn)壓輸出和電源管理監(jiān)控功能。兩個穩(wěn)壓器都采用脈沖頻率調(diào)制（PFM），主升壓穩(wěn)壓器輸出可從2.7到5V外調(diào)節(jié)。內(nèi)部同步整流于保證高效率（可達(dá)87%）。輔助穩(wěn)壓器可配置提供寬范圍正電壓（可用于LCD對比電壓），此電壓可由外部電位器或微處理器調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍從+5V到+25V。

MC34280是為電池供電的手持裝置設(shè)計(jì)的。它個有低啟動電壓（1V）和低靜態(tài)電流（35μA），特適合1到2節(jié)AA/AAA電池工作。監(jiān)控功能包括：低電池檢測，CPU上電復(fù)位和備用電池控制。應(yīng)用包括：數(shù)字編制器和數(shù)字字典，個為數(shù)字助理（PDA），雙輸出電源（用于MPU，Logic,Memory，LCD)和手持電池供電裝置（1～2節(jié)AA/AAA電池）。

脈沖頻率調(diào)制

MC34280兩個穩(wěn)壓器都采用PFM。在這種開關(guān)轉(zhuǎn)換方法中，當(dāng)反饋電壓低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時開始每個周期。這通常由內(nèi)部比較器執(zhí)行。隨著周期開始，低端開關(guān)（圖1中的M1）導(dǎo)通（固定導(dǎo)通時間為Ton)除非電流限制比較器感測線圈電流達(dá)到其預(yù)設(shè)定限值。后種情況出現(xiàn)時，M1立即關(guān)閉。所以Ton定義為M1最大導(dǎo)通時間。當(dāng)M1導(dǎo)通時，線圈電流直線上升，把能量存儲在線圈中。在M1剛好關(guān)閉之后，同步整流器（如輔助穩(wěn)壓器的肖特基二極管）導(dǎo)通使線圈電流對輸出電容器充電。所提供的線圈電流達(dá)不到時，每個開關(guān)周期給出固定量能量到電容器。所以負(fù)載越高，為電容器取出的能量（電荷）就越大，而如同輸出電壓需要穩(wěn)定，供給電容器需要較大的電荷量，這意味著需要開關(guān)頻率增加，反之亦然。

主穩(wěn)壓器

圖2示出主穩(wěn)壓器簡化框圖。精密偏置電流Iref由V1變換器和外部電阻器Rlref產(chǎn)生：

Iref=0.5 / RIref （A）

偏置電流用于的呢內(nèi)部電流偏置以及設(shè)置VMAIN值。對于后一種應(yīng)用，Iref加倍并做為電流源饋入引腳1。在引腳1和引腳32之間連接外電阻器RMAINb，在兩個引腳之間產(chǎn)生恒定電平偏移。在閉環(huán)工作時，引腳1上的電壓（即輸出反饋電壓）需要調(diào)整內(nèi)部基準(zhǔn)電壓電平1.22V。所以跨接在引腳1和引腳32上的δ電壓（可用RMAINb調(diào)節(jié)）確定主輸出電壓。假若反饋電壓降低1.22V，則內(nèi)部比較器置開關(guān)轉(zhuǎn)換周期開始，所以，可由下式計(jì)算VMAIN

VMAIN1.22+RMAINb / RIref (V）

從上述方程可見，盡管VMAIN可由RMAINb和RIref比調(diào)節(jié)，但建議RIref保持480K。改變RMAINb值將改變內(nèi)部偏置電流，這將影響最大導(dǎo)通時間（TON1)和最小關(guān)閉時間（TOFF1）的定時功能。TON1TOFF1與RIref的關(guān)系式為：

TON1=1.7×10-11×RIref (S)

TOFF1=6.4×10-12×RIref (S)

輔助穩(wěn)壓器

輔助穩(wěn)壓器是一升壓穩(wěn)壓器，采用PFM方法提高效率和降低靜態(tài)電流。內(nèi)部電壓比較器（圖3中的COMP1）檢測什么時間引腳VAUXFBN上的電壓降到到低于引腳VAUXBP上電壓。然后內(nèi)部功率BJT固定導(dǎo)通時間導(dǎo)通（或達(dá)到內(nèi)部電流限制為止）并使線圈電流能建立起來。隨著BJT的關(guān)閉，線圈電流將流經(jīng)外部肖特基二極和輸出電容器充電。在一固定最小關(guān)閉時間之后，若電壓比較器輸出為高態(tài)，則開始下一開關(guān)轉(zhuǎn)換周期。VAUX穩(wěn)壓電平由下式確定：

VAUX=VAUXFBP·(1+RAUXb / RAUXa) （V）

最大導(dǎo)通時間TON2和最小關(guān)閉時間TOFF2為：

TON2=1.7×10-11×RIref (S)

TOFF2=6.4×10-12×RIref (S)

兩個穩(wěn)壓器的電流限制

在圖2和圖3中，感測器件（感測FET或感測BJT）在低端開關(guān)導(dǎo)通時給出取樣線圈電流。取樣電流流經(jīng)感測電阻，產(chǎn)生感測電壓。閾值檢測器（圖2和圖3中的COMP2）檢測感測電壓是否高于預(yù)置電平。假若檢測到超過預(yù)置電平，則檢測器輸出使觸發(fā)器復(fù)位，開關(guān)關(guān)閉低端開關(guān)，而開關(guān)只在下一個周期開始才導(dǎo)通。

下面說明一下MC3480管理功能

低電池檢測

低電池檢測單元實(shí)際上是一個電壓比較器。若外部引腳LOWBATSEN電壓低于0.85V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，則引腳LOWBAT為低態(tài)，若外部引腳LOWBATSEN電壓恢復(fù)到大于1.1V，則LOWBAT變?yōu)楦邞B(tài)。從圖1可見，用外部電阻器BLBa和RLBb，可根據(jù)下列方程調(diào)節(jié)低電池檢測的閾值：

VLOBAThigh=1.1×(1+RLBa / RLBb) (V)

VLOBATlow=0.85×(1+RLBa / RLBb) (V)

上電復(fù)位

在電池插入后，上電復(fù)位單元接受外部有效高態(tài)使能信號激勵MC38280。在啟動期間，使能內(nèi)部啟動電路增壓VAMIN到一定的電壓電平，此電平是由用戶確定的VMAIN輸出電平減去0.15V補(bǔ)償。然后，內(nèi)部上電復(fù)位信號禁止激勵主穩(wěn)壓器和輔助穩(wěn)壓器。同時，啟動電路關(guān)閉。上電復(fù)位單元也開始以精確恒流電流對連接在引腳PDELAY和地之間的外部電容充電。當(dāng)PDELAY引腳電壓達(dá)到內(nèi)部設(shè)置閾值時，引腳PORB將變高態(tài)，喚醒微處理器。

備用電池控制

由內(nèi)部電源開關(guān)提供的備用通導(dǎo)通路可由內(nèi)部邏輯或微處理器控制。假若LIBATCI是低態(tài)，則由內(nèi)部邏輯控制的開關(guān)當(dāng)電池去掉和VMAIN降到低于LIBATIM100mV以上時便導(dǎo)通，而當(dāng)電池插四時開關(guān)返回到關(guān)閉狀態(tài)。若LIBATCL為高態(tài)，則開關(guān)通過LIBATON由微處理器控制。