智能型手機(jī)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

線性穩(wěn)壓器沒(méi)有輸出漣波,電荷泵浦有一些輸出漣波,交換式穩(wěn)壓器的輸出漣波則在三者之間最高。就整個(gè)解決方案的體積來(lái)看,線性穩(wěn)壓器的體積最小,通常只需輸入和輸出電容,電荷泵浦除了輸入和輸出電容外,還需一顆或兩顆「飛馳」（flying）電容,交換式穩(wěn)壓器則需要電感器,因此其封裝體積會(huì)有很大差異。

無(wú)論DSP或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器等數(shù)字零件,或是電源管理系統(tǒng)等模擬零件,2G電話幾乎不提供任何的功能整合,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在發(fā)展電源管理系統(tǒng)時(shí),通常會(huì)以成本和體積為優(yōu)先考慮,而不是轉(zhuǎn)換效率。線性穩(wěn)壓器只能將輸入電壓轉(zhuǎn)換成更低的輸出電壓,因此電池電壓必須高于3.3V,此時(shí)可利用低電流或中電流的線性穩(wěn)壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,以便提供電力給至2.8V范圍內(nèi)的其它電源需求。

在3G芯片組中,基頻處理器現(xiàn)已包含DSP、微處理器／微控制器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器,用來(lái)控制射頻訊號(hào)和音頻訊號(hào)處理。這顆處理器的核心電壓已降至1.2V或是更低,I/O和外圍電壓也開始減少至2.5V至3.0V范圍;由于3.xG電話的電流需求通常都超過(guò)2.G電話,3.xG設(shè)計(jì)人員需要效率高于線性穩(wěn)壓器的直流電源轉(zhuǎn)換器,以便提供更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間。為進(jìn)一步延長(zhǎng)電池壽命,許多設(shè)計(jì)人員必須盡量利用鋰離子電池電力,直到其電壓降至最小值為止;在此過(guò)程中,如何產(chǎn)生3.3V電壓就變成一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

從表面上來(lái)看,設(shè)計(jì)人員若能繼續(xù)使用電池直到2.7V,并利用正電源降壓—升壓轉(zhuǎn)換器或是SEPIC轉(zhuǎn)換器提供3.3V電源,可攜式裝置的電池壽命就會(huì)大幅延長(zhǎng),但是根據(jù)(表一)針對(duì)600mAh電池所做的簡(jiǎn)單分析可發(fā)現(xiàn)情形并非如此,因?yàn)闊o(wú)論是采用效率更高的降壓轉(zhuǎn)換器,并將電池使用到3.3V,或是采用SEPIC之類的轉(zhuǎn)換器,并將電池電力完全用盡,這兩種方式的供電時(shí)間幾乎沒(méi)有任何區(qū)別。

表一60mAh電池分析

除此之外,無(wú)論是使用兩顆電感的SEPIC轉(zhuǎn)換器,或是某些效率更高的新型正電源降壓—升壓轉(zhuǎn)換器,它們的成本都更高,因此在做整體評(píng)估時(shí),只使用3.3V以上的電池電力,然后利用高效率交換式電源轉(zhuǎn)換器提供3.3V電源的方法不但更有效率,還可能是更具吸引力的選擇。以下介紹的離散解決方案就是使用降壓轉(zhuǎn)換器提供3.3V電源,整合式解決方案則采用SEPIC轉(zhuǎn)換器。