LDO在手機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著社會的進(jìn)步,使用者對通訊便利性要求越來越高,使得手機(jī)行業(yè)在近幾年有了飛速的發(fā)展。從模擬到數(shù)字,從黑白屏到彩屏,從簡單的通話功能到網(wǎng)上沖浪、可視對講、移動電視、GPS定位,新的應(yīng)用層出不窮。但隨著手機(jī)系統(tǒng)功能越來越復(fù)雜,對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、供電電壓、效率和成本的要求也越來越高。相應(yīng)的系統(tǒng)供應(yīng)商,例如MTK、TI、INFINION、NXP等等也隨之更新自己的系統(tǒng)電源管理單元(PMU),但是,作為系統(tǒng)級芯片的更新,遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于產(chǎn)品功能的更新?lián)Q代。對于一些關(guān)鍵的器件,例如射頻模塊的供電電源,GPS模塊的PLL供電電源,對于輸出紋波,PSRR(電源紋波抑制比)性能的要求很高,這些指標(biāo)會直接影響手機(jī)的信號接收靈敏度以及GPS的信號接收靈敏度。利用PMU供電則會給工程師增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度。因此,各種LDO在手機(jī)中的應(yīng)用,始終充滿活力。
LDO是利用較低的工作壓差,通過負(fù)反饋調(diào)整輸出電壓使之保持不變的穩(wěn)壓器件。根據(jù)制成工藝的不同,LDO有Bipolar,BiCMOS,CMOS幾種類型,性能有所差異,但隨著成本壓力的增大,CMOS LDO目前成為市場的主流。
LDO從結(jié)構(gòu)上來講是一個微型的片上反饋系統(tǒng),它由電壓電流調(diào)整的的功率MOSFET、肖特基二極管、取樣電阻、分壓電阻、過流保護(hù)、過熱保護(hù)、精密基準(zhǔn)源、放大器、和PG(Power GOOD)等功能電路在一個芯片上集成而成,圖1為CMOS LDO的典型功能圖。
對于手機(jī)來說,主要分成射頻,基帶,PMU三大功能單元。PMU雖然可以滿足其中大部分供電的需求,而對于射頻部分的供電,攝像頭模組的供電,GPS,以及WIFI部分新增的供電需求,由于PMU本身更新的速度,以及考慮成本、散熱問題,并不能滿足,需要通過額外的電源供應(yīng)。SGMICRO的LDO產(chǎn)品本身有著極低的靜態(tài)電流,極低的噪聲,非常高的PSRR,以及很低的Dropout Voltage(輸入輸出電壓差),可以大部分滿足在這些應(yīng)用條件下的供電要求。
在手機(jī)應(yīng)用中,LDO的PSRR、輸出噪聲、啟動時(shí)間這幾個參數(shù)直接影響手機(jī)性能的好壞,需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇合適參數(shù)以及考慮布線。在選擇外圍器件方面,則要注意以下七點(diǎn):
1. 輸出電容的選擇影響了LDO的穩(wěn)定性,瞬態(tài)響應(yīng)性能,以及輸出噪聲Vrms的大小
2. 輸入電容的選擇影響 瞬態(tài)響應(yīng)性能, EMI和PSRR
3. 濾波電容影響了輸出紋波、PSRR和瞬態(tài)響應(yīng)性能及啟動時(shí)間
4 防止電流倒灌,靜態(tài)電流的大小
5. 線路設(shè)計(jì)要考慮抑制輸入電壓過沖(穩(wěn)壓管的選用與否)
6. 布線影響散熱的效率(Tdie《100℃)
7. 根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適啟動時(shí)間