美国国家半导体市场经理 VikSangha
在智能手机中电源方案已不单单需要高效率地进行稳压,而需要逐渐兼顾到手机整个系统的能耗管理问题。
锂离子电池技术的发展速度尚不足以满足不断增长的能耗需求。因此,要想让智能手机更长时间地运行,引入革命性的电源管理技术已迫在眉睫。降压-升压型稳压器和后置稳压器等新兴电源管理技术都能提供实用、小巧和易用的解决方案,从而为智能发展提供新的引擎。
采用降压-升压开关稳压器可以延长电池寿命。GSM手机的功率放大器(PA)要求输出电压高至3.4V。由于大部分GSM功率放大器都是用锂电来直接供电的,GSM功率放大器决定了手持设备中的电池电压关闭点。一个没有使用降压-升压稳压器的系统必须在较高的电压时关闭(高至3.5V)才能缩短运行的时间。如果在较高电压(高至3.5V)时关闭,手机会比在3.0V关闭时损失运行时间。这个运行时间上的损失其实可通过在电池与负载之间加入一个降压-升压开关稳压器来挽回。
大部分智能手机都增加了图像处理器来支持三维和数字图像处理等功能。这些处理器的峰值电流可高至1.5A。锂离子电池的标称DC电阻一般额定为150mΩ,并会在-30°C时上升至大约200mΩ(较低档次的商用工作温度范围),电池电压在-30°C时会下降460mV。这样就产生了一个问题,要把系统的关闭电池电压设置得很高就会牺牲不少系统运行时间。解决这问题的方法是在给数字子系统供电的电源管理电路前加上一个降压-升压DC/DC转换器来作为预(前置)稳压器,为电源管理电路提供一个稳定的输入。
采用后置式稳压器可以优化物料成本。手持设备的新功能带来了电路板上元器件的增多,而用来放置元器件的电路板却在不断缩小。在电源管理方面,这项挑战因要改善运行时间而变得更加严峻。
目前,普遍采用的对电源管理升级的方法是用一个小巧的同步开关稳压器方案来取代线性稳压器方案。可是,最小的降压DC/DC转换器的尺寸也是线性稳压器的3倍,而且由于集成了电感器和体积较大的输入和输出电容器,成本更加昂贵。另一种替代方案是后置式稳压。其原理是使用一个DC/DC转换器来生成一个电源轨,该电源轨可以用来作为低电压输入线性稳压器用的输入。这样做的话,其效果就相当于两个电感开关。后置式稳压器可节省约40%的电路板空间,并可因减少外部元器件的用量,使成本下降。