高耗電移動(dòng)設備的發(fā)展

　　1 用作前置穩壓器的降壓-升壓轉換器

　　降壓-升壓轉換器可在提高系統整體效率和延長(cháng)電池續航時(shí)間方面發(fā)揮重要作用。例如，它們在用作PMIC低壓差穩壓器(LDO)的前置穩壓器方面就十分成功。移動(dòng)系統PMIC可使用多達30個(gè)專(zhuān)用于子系統(如藍牙、SD內存和RF收發(fā)器)的LDO，其輸出電壓范圍為1.2V - 3.3V。通常用于這些系統的鋰離子電池可具有從4.35V到低至2.5V(在動(dòng)態(tài)線(xiàn)路和負載瞬變情況下)的電壓范圍，盡管電池電壓大多數時(shí)間維持在3.7V。

　　問(wèn)題是，大LDO壓差會(huì )造成過(guò)量效率損失，且線(xiàn)電壓擾動(dòng)可能導致這些下游子系統的瞬時(shí)欠壓?jiǎn)?wèn)題。這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)提供穩定的輸出電壓(如3.3V)來(lái)解決，這也讓LDO系統設計更容易，因為更容易預測系統在頻繁瞬變條件下的運行狀態(tài)。但關(guān)鍵改進(jìn)是來(lái)自所有LDO的余量電壓和壓差的減小。事實(shí)上，效率優(yōu)勢會(huì )相當可觀(guān)。熱預算也因為PMIC的功耗降低(這會(huì )降低管芯溫度和PMIC器件內所有功率MOSFET導通電阻)而受益。

　　如圖1所示，給PMIC LDO供電的方法有兩種：用電池直接供電，或通過(guò)降壓-升壓轉換器供電。

　　Intersil的工程師進(jìn)行了一次實(shí)驗，來(lái)比較兩種方法對電池續航時(shí)間的影響。實(shí)驗安排模擬了常見(jiàn)的應用情況，如通過(guò)Wi-Fi傳遞的視頻流和對SD內存卡的讀/寫(xiě)操作。在此情形下，實(shí)驗發(fā)現使用降壓-升壓穩壓器的方法可使電池續航時(shí)間延長(cháng)8%以上。圖2顯示了在同一個(gè)負載下分別使用電池直接給LDO供電和通過(guò)降壓升壓轉換器再給LDO供電的兩種情況下的電池放電曲線(xiàn)。

　　2 降低無(wú)負載靜態(tài)電流

　　除了正常工作期間的能量節省，如圖3所示，開(kāi)關(guān)轉換器還能從實(shí)驗中使用的ISL91106降壓-升壓轉換器集成的低功耗旁路模式獲益良多。在低功耗旁路模式下，轉換器的輸出直接連接至輸入。該特性可幫助使轉換器的無(wú)負載靜態(tài)電流降低多達98%，同時(shí)維持下游子系統(如PMIC、SoC、音頻、顯示屏、攝像頭和接口外設)的睡眠模式或“keep-alive”功能。

　　這一由邏輯方法控制實(shí)現的旁路功能可向系統工程師提供傳統開(kāi)關(guān)轉換器無(wú)法提供的靈活性。一旦該旁路功能被禁用，轉換器就能回到良好的穩定輸出電壓。

　　諸如ISL91106和ISL91107等下一代降壓-升壓轉換器采用可提供高達96%效率的H橋架構，解決方案總尺寸小于20 mm2，同時(shí)在使用典型鋰離子/鋰聚合物電池的情況下，仍然可以提供高達9W的輸出功率。