智能型手機電源系統設計

線(xiàn)性穩壓器沒(méi)有輸出漣波,電荷泵浦有一些輸出漣波,交換式穩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(xiàn)性穩壓器的體積最小,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或模擬數字轉換器等數字零件,或是電源管理系統等模擬零件,2G電話(huà)幾乎不提供任何的功能整合,系統設計人員在發(fā)展電源管理系統時(shí),通常會(huì )以成本和體積為優(yōu)先考慮,而不是轉換效率。線(xiàn)性穩壓器只能將輸入電壓轉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(xiàn)性穩壓器進(jìn)行電壓轉換,以便提供電力給至2.8V范圍內的其它電源需求。

在3G芯片組中,基頻處理器現已包含DSP、微處理器／微控制器、模擬數字轉換器和數字模擬轉換器,用來(lái)控制射頻訊號和音頻訊號處理。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(kāi)始減少至2.5V至3.0V范圍;由于3.xG電話(huà)的電流需求通常都超過(guò)2.G電話(huà),3.xG設計人員需要效率高于線(xiàn)性穩壓器的直流電源轉換器,以便提供更長(cháng)的電池使用時(shí)間。為進(jìn)一步延長(cháng)電池壽命,許多設計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電壓就變成一項挑戰。

從表面上來(lái)看,設計人員若能繼續使用電池直到2.7V,并利用正電源降壓—升壓轉換器或是SEPIC轉換器提供3.3V電源,可攜式裝置的電池壽命就會(huì )大幅延長(cháng),但是根據(表一)針對600mAh電池所做的簡(jiǎn)單分析可發(fā)現情形并非如此,因為無(wú)論是采用效率更高的降壓轉換器,并將電池使用到3.3V,或是采用SEPIC之類(lèi)的轉換器,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轉換器,或是某些效率更高的新型正電源降壓—升壓轉換器,它們的成本都更高,因此在做整體評估時(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換器提供3.3V電源,整合式解決方案則采用SEPIC轉換器。