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便携产品电源芯片的规划技巧

标签:LDO PCB随着便携产品日趋小巧轻薄,对电源管理芯片也提出更高的要求,诸如高集成度、高可靠性、低噪声、抗干扰、低功耗等。本文探讨了在便携产品电源设计的实际应用中需要注意的各方面问题。便携产品

标签:LDO PCB

跟着便携产品日趋细巧轻浮,对电源办理芯片也提出更高的要求,比如高集成度、高可靠性、低噪声、抗搅扰、低功耗等。本文探讨了在便携产品电源规划的实践运用中需求留意的各方面问题。

便携产品电源规划需求体系级思想,在开发手机、MP3、PDA、PMP、DSC等由电池供电的低功耗产品时,假如电源体系规划不合理,会影响到整个体系的架构、产品的特性组合、元件的挑选、软件的规划以及功率分配架构等。相同,在体系规划中,也要从节约电池能量的视点动身多加考虑。例如,现在便携产品的处理器一般都设有几种不同的作业状况,经过一系列不同的节能形式(闲暇、睡觉、深度睡觉等)可削减对电池容量的耗费。当用户的体系不需求最大处理才能时,处理器就会进入电源耗费较少的低功耗形式。

从便携式产品电源办理的发展趋势来看,需求考虑以下几个问题:1. 电源规划有必要要从本钱、功用和产品上市时刻等整个体系规划来考虑;2. 便携产品日趋细巧轻浮化,必需考虑电源体系体积小、重量轻的问题;3. 选用电源办理芯片力求高集成度、高可靠性、低噪声、抗搅扰、低功耗,打破散热瓶颈,延伸电池寿数;4. 选用具有新技能的新式电源芯片进行计划规划,这是保证产品先进性的基本条件,也是便携产品电源办理的永久寻求。

便携产品常用电源办理芯片包含:低压差稳压器(LDO)、十分低压差稳压器(VLDO)、依据电感器储能的DC/DC转化器(降压电路Buck、升压电路Boost、降压-升压变换器Buck-Boost)、依据电容器储能的电荷泵、电池充电办理芯片、锂电池维护IC

选用电源办理芯片时应留意:选用生产工艺老练、质量优异的生产厂家产品;选用作业频率高的芯片,以下降周边电路的运用本钱;选用封装小的芯片,以满意便携产品对体积的要求;选用技能支持好的生产厂家,便利处理运用规划中的问题;选用产品资料齐全、样品和DEMO易于请求、能很多供货的芯片;选用性价比好的芯片。

LDO线性低压差稳压器是最简略的线性稳压器,由于其自身存在DC无开关电压转化,所以它只能把输入电压降为更低的电压。它最大的缺陷是在热量办理方面,由于其转化功率近似等于输出电压除以输入电压的值。

LDO电流主通道在其内部是由一个MOSFET加一个过流检测电阻组成,肖特基二极管作反相维护,输出端的分压电阻取出返馈电去操控MOSFET的流转电流巨细,EN使能端可从外部去操控它的作业状况,内部还设置过流维护、过温维护、信号扩大、Power-OK、基准源等电路,实践上LDO已是一多电路集成的SoC。LDO的ESD>4KV,HBM ESD>8KV。

低压差稳压器的运用象三端稳压相同简略便利,一般在输入、输出端各加一个滤波电容器即可。电容器的材质对滤波作用有显着影响,一定要选用低ESR的X7R X5R陶瓷电容器。

LDO布线规划要害是考虑怎么下降PCB板上的噪音和纹波,怎么走好线是一个技巧加经历的工艺性细活,也是规划产品成功的要害之一。图1阐明了怎么规划走线电路图,把握好电流回流的节点,有用的操控和下降噪音和纹波。优化布线计划是值得参阅的。

LDO布线电路计划

图1:LDO布线电路计划

假如一个驱动图画处理器的LDO输入电源是从单节锂电池标称的3.6V,在电流为200mA时输出1.8V电压,那么转化功率仅为50%,因而在手机中发生一些发热门,并缩短了电池作业时刻。尽管就较大的输入与输出电压差而言,的确存在这些缺陷,可是当电压差较小时,状况就不同了。例如,假如电压从1.5V降至1.2V,功率就变成了80%。

当选用1.5V主电源并需求降压至1.2V为DSP内核供电时,开关稳压器就没有显着的优势了。实践上,开关稳压器不能用来将1.5V电压降至1.2V,由于无法彻底提高MOSFET(无论是在片内仍是在片外)。LDO稳压器也无法完结这个使命,由于其压差一般高于300mV。

抱负的处理计划是选用一个VLDO稳压器,输入电压规模挨近1V,其压差低于300mV,内部基准挨近0.5V。这样的VLDO稳压器能够很容易地将电压从1.5V降至1.2V,转化功率为80%。由于在这一电压上的功率级一般为100mA左右,那么30mW的功率损耗是能够承受的。VLDO的输出纹波可低于1mVP-P。将VLDO作为一个降压型开关稳压器的后稳压器就可容易地保证低纹波。

开关式DC/DC升降压稳压器

开关式DC/DC升降压稳压器按其功用分红Buck开关式DC/DC降压稳压器、Boost开关式DC/DC升压稳压器和依据锂电池的电压从4.2V下降到2.5V能主动切换降升压功用的Buck-Boost开关式DC/DC升降压稳压器。当输入与输出的电压差较高时,开关稳压器避开了一切线性稳压器的功率问题。它经过运用低电阻开关和磁存储单元完成了高达96%的功率,因而极大地下降了转化过程中的功率丢失。

Buck开关式DC/DC降压稳压器是一种选用安稳频率、电流形式降压架构,内置主(P沟道MOSFET)和同步(N沟道MOSFET)开关。PWM操控的振荡器频率决议了它的作业功率和运用本钱。选用开关频率高的DC/DC能够极大地缩小外部电感器和电容器的尺度和容量,如超越2MHz的高开关频率。开关稳压器的缺陷较小,一般能够用好的规划技能来战胜。可是电感器的频率外泄搅扰较难防止,规划运用时对其EMI辐射需求考虑。

图2给出了Buck开关式DC/DC运用线路规划,需求注图中粗线的部分:粗线是大电流的通道;选用MuRata、Tayo-Yuden、TDKAVX质量优秀、低ESR的X7R X5R陶瓷%&&&&&%器;在运用环境温度高,或低供电电压和高占空比条件下(如降压)作业,要考虑器材的降温文散热。有必要留意:SW vs. L1间隔4mm;Cout vs. L1间隔4mm;SW、Vin、Vout、GND的线有必要粗短。

要得到一个运作安稳和低噪音的高频开关稳压器,需求当心组织PCB板的布局结构,一切的器材必需接近DC/DC,能够把PCB板按功用分红几块,如图3所示。1. 坚持通路在Vin、Vout之间,Cin、Cout接地很短,以下降噪音和搅扰;2. R1、R2和CF的反应成份有必要坚持接近VFB反应脚,以防噪音;3. 大面积地直接联接2脚和Cin、Cout的负端。

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