新型開關穩壓器應對手持設備電源係統設計挑戰
發布時間:2018-10-24 責任編輯:wenwei
【導讀】手(shou)持(chi)設(she)備(bei)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)麵(mian)臨(lin)的(de)關(guan)鍵(jian)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)實(shi)現(xian)產(chan)品(pin)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)和(he)低(di)功(gong)耗(hao)。電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)對(dui)於(yu)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)標(biao),電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)產(chan)品(pin)必(bi)須(xu)適(shi)應(ying)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)設(she)計(ji)需(xu)求(qiu),例(li)如(ru),更(geng)低(di)的(de)待(dai)機(ji)能(neng)耗(hao)、更高的效率、超薄厚度、超小PCB麵積、更智能化的控製接口等。
DC/DC開關穩(wen)壓(ya)器(qi)是(shi)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)之(zhi)一(yi),穩(wen)壓(ya)器(qi)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)恒(heng)定(ding)的(de)電(dian)壓(ya),而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)以(yi)及(ji)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)迅(xun)速(su)作(zuo)出(chu)響(xiang)應(ying)。電(dian)容(rong)和(he)電(dian)感(gan)是(shi)DC/DC中最基本的能量轉換器件,基於電容的電荷泵和基於電感的DC/DC各有優勢和缺點,都有用武之地。
電荷泵DC/DC器件尺寸小、厚度薄,加上此種結構EMI幹擾小,因而在很多設計中深受工程師青睞。聖邦微電子的SGM3110就是標準的+5.0V輸出、基於電容的DC/DC器件,如果係統需要+5.0V/100mA的電源,可以用很小的PCB麵積開銷去完成設計,電路設計如圖1所示。
電荷泵DC/DC器件尺寸小、厚度薄,加上此種結構EMI幹擾小,因而在很多設計中深受工程師青睞。聖邦微電子的SGM3110就是標準的+5.0V輸出、基於電容的DC/DC器件,如果係統需要+5.0V/100mA的電源,可以用很小的PCB麵積開銷去完成設計,電路設計如圖1所示。

圖1:SGM3110電荷泵DC/DC設計電路。
隨著高像素相機手機越來越多,閃光燈成為設計成敗的關鍵。傳統的氙氣燈由於高壓、物理尺寸以及使用壽命的限製,一直無法在手機中流行。大功率白光LED技術的發展,使大功率白光LED閃光燈越來越被工程師認可,但這類閃光燈的驅動、熱保護、緩啟動,以及閃光大電流對電池的衝擊,又給工程師帶來不小的設計挑戰。聖邦微電子推出的SGM314X係列閃光燈驅動,采用電荷泵架構(圖2),驅動電流可達500mA、700mA、1000mA,Torch、攝像、閃光拍照三種模式可以靈活切換。

圖2:SGM314X係列閃光燈驅動電路。
智能手機日益普及,這類產品對圖像和視頻處理速度、無線通信性能要求,以及LCD顯示屏的要求不斷提高,從而導致多核基帶IC耗電越來越大,電池使用時間已成為消費者關注的焦點之一。消費者希望有隨手可得的電源為手機充電,太陽能電池、幹電池、鋰電池電源站,無處不在的USB接口都將為手機延長使用時間提供可能性。聖邦微電子的SGM6600 同步整流升壓型 DC/DC具有0.9V的啟動電壓,高效率的升壓同步整流結構(圖3),能讓工程師從容麵對從太陽能電池和幹電池獲取能源的設計挑戰。

圖3:SGM6600同步整流升壓型 DC/DC電路。
隨著集成電路技術的發展,手持設備基帶IC集成的功能越來越多,多電壓混合設計成為SoC和SIP的標準技術。為SoC和SIP產品提供一種安全可靠、成本合適的DC/DC電源,成為當務之急。日益複雜的負載、上下電時序以及負載保護等問題都是工程師必須應對的挑戰,POL和中間總線的電源概念被引入到係統設計中。聖邦微電子推出的SGM6006同步降壓型DC/DC,具有1.4MHZ的開關頻率,專門的軟啟動設計可防止上下電時DC/DC產生高壓脈衝損壞負載。在手持設備設計中,該器件是一個理想的POL設計產品,設計電路中使用的電感很小,整個DC/DC設計隻占用很少的PCB麵積,電路設計如圖4所示。

圖4:SGM6006同步降壓型DC/DC設計電路。
聖邦微電子也推出了SGM2100係列的多DC/DC產品,它將中間電源總線的概念引入了產品設計。SGM2100和SGM2101的主升壓型 DC/DC將雙節幹電池或鋰電池電壓變成+5.0V左右的(可調)中間電源總線,大功率+5.0V/2A電源總線可以為USB接口、閃光燈、大功率音頻功放等負載供電,在手持設備中可以得到很大的音頻功率輸出以及很強的閃光燈設計(圖5),如果手持設備係統中需要加微硬盤,微硬盤需要的3.3V/800mA降壓/升壓型電源可以從中間總線以低成本方式獲得。(徐前江 市場總監聖邦微電子有限公司)

圖5:SGM2100係列多DC/DC器件在手持設備係統中的應用。
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