適用于便攜式數(shù)字終端的電源轉(zhuǎn)換器

一、引言

近年來(lái)，手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和多媒體個(gè)人播放器(PMP)等便攜式終端產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)持續(xù)持續(xù)升溫，同時(shí)應(yīng)對(duì)消費(fèi)者需求的新功能也層出不窮，功能的增多勢(shì)必導(dǎo)致系統(tǒng)耗電量的提升，為了滿(mǎn)足更低功耗、更小尺寸的要求，電源管理IC的選擇在便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì)中成為至關(guān)重要的因素。據(jù)Databeans預(yù)測(cè)電源管理芯片已經(jīng)成為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的亮點(diǎn)如圖1。特別是手機(jī)為首的手持終端設(shè)備趨向于低電壓化，波紋噪聲等的處理和輸出電壓精度的要求越來(lái)越高，這也成為困擾整機(jī)設(shè)計(jì)師和電源IC設(shè)計(jì)師們的重要課題。富士通常年以來(lái)致力于電源IC的研發(fā)，已經(jīng)成功推出了數(shù)百款的電源IC產(chǎn)品。在日本的DC/DC市場(chǎng)份額名列前茅。多年來(lái)在全球被許多頂級(jí)的廠(chǎng)商大量采用。特別是，富士通在面向便攜式產(chǎn)品的電源管理IC的開(kāi)發(fā)擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，常年為日本國(guó)內(nèi)各大頂級(jí)數(shù)碼相機(jī),數(shù)碼攝像機(jī)以及手機(jī)廠(chǎng)商提供高品質(zhì)的電源管理芯片。為了滿(mǎn)足便攜式終端對(duì)電源的最新需求，位與日本的富士通專(zhuān)業(yè)電源研發(fā)中心 推出了面向便攜式產(chǎn)品的“MB39C014”(單通道，內(nèi)置FET電流控制模式同步整流降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器)和MB39C015(雙通道，內(nèi)置FET電流控制模式同步整流降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器)這兩款的產(chǎn)品。MB39C014和MB39C015為內(nèi)置MOS管，每個(gè)通道最大輸出電流高達(dá)800mA, 擁有低噪聲，高啟動(dòng)響應(yīng)，電源啟動(dòng)順序控制等特點(diǎn)，特別適合PMP、PND、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、硬盤(pán)、DVD驅(qū)動(dòng)器、EVD驅(qū)動(dòng)器等產(chǎn)品。

全球電源管理市場(chǎng)持續(xù)升溫

富士通MB39C014(單通道)和MB39C015(雙通道)的工作頻率設(shè)定在固定的2MHz(MB39C014亦可設(shè)定3.2MHz)，通過(guò)同步整流方式，不但轉(zhuǎn)換效率高，也由于搭載了高性能內(nèi)置MOS管，非常有效的降低了波紋噪音和開(kāi)關(guān)噪音的影響。并且由于內(nèi)置了電壓監(jiān)測(cè)電路，可選擇監(jiān)測(cè)電源電壓或者輸出端電壓。電流控制模式與電壓控制模式相比，電流控制模式在負(fù)載變化時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)性能非常優(yōu)秀。而且相位補(bǔ)償時(shí)也無(wú)需外置任何電阻或電容，大大減少了IC周?chē)悴考?shù)量，幫助設(shè)計(jì)人員減少設(shè)計(jì)工序，有效的降低BOM成本。而且由于采用了電流控制模式，持續(xù)監(jiān)測(cè)電流狀況，無(wú)需再內(nèi)置軟啟動(dòng)和短路保護(hù)等功能。通過(guò)控制DAC可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)定，也可通過(guò)電阻分壓來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)部電壓以達(dá)到設(shè)定數(shù)出電壓的目的。另外MB39C015還內(nèi)置了溫度保護(hù)功能，UVLO等保護(hù)功能。非常特別適合數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、硬盤(pán)、PMP、PND、DVD驅(qū)動(dòng)器、EVD驅(qū)動(dòng)器等產(chǎn)品。

產(chǎn)品規(guī)格

二、功能說(shuō)明

本產(chǎn)品主要由7大主要功能單元組成：

① PWM邏輯控制單元

工作時(shí),內(nèi)置振動(dòng)發(fā)生器(方形波發(fā)生電路)產(chǎn)生2MHz的工作頻率，通過(guò)讓內(nèi)置的Pch/Nch MOSFET進(jìn)行同步整流來(lái)進(jìn)行控制。

該單元考慮了同步整流所導(dǎo)致的貫穿電流的可能性，并對(duì)此作了防護(hù)措施。

② Iout合成單元

檢測(cè)內(nèi)置的Pch MOS FET流入外部電感的電流(ILX)。

將ILX的峰值電流IPK進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的VIDET和誤差放大器的輸出值進(jìn)行比較，使PWM邏輯控制單元控制Pch MOS FET “OFF”。

③ Error Amp 相位補(bǔ)償單元

將VREF等的標(biāo)準(zhǔn)電壓和輸出電壓進(jìn)行比較。MB39C015內(nèi)置了相位補(bǔ)償電路，已將IC調(diào)整到最佳工作狀態(tài)。因此，完全不需要考慮相位補(bǔ)償和為相位補(bǔ)償外置器件等問(wèn)題。

④ VREF單元

高精度的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生BGR(Band Gap Reference)電路。輸出電壓為1.30V(標(biāo)準(zhǔn))。

⑤ VDET單元

用來(lái)監(jiān)測(cè)VDD端口。通常XPOR端口通過(guò)外置電阻作為VDD端口的pull-up來(lái)使用，當(dāng)VDET端口的電壓達(dá)到0.6V的時(shí)候輸出狀態(tài)為“H”。

⑥ UVLO

防止低電源電壓狀態(tài)時(shí)誤工作的單元。低電源電壓時(shí)輸出狀態(tài)為“Hi-Z”。

⑦ 保護(hù)電路單元

內(nèi)置過(guò)熱保護(hù)電路單元。當(dāng)芯片溫度達(dá)到或超過(guò)135度時(shí)候，自動(dòng)將SW FET的Nch和Pch同時(shí)設(shè)定為“OFF”。

雖然沒(méi)有特地設(shè)置專(zhuān)用的過(guò)電流保護(hù)單元，但由于該芯片采用的是電流控制模式，隨時(shí)監(jiān)測(cè)峰值電流，進(jìn)而進(jìn)行控制。

MB39C014 方框圖

三、特點(diǎn)

1.波紋噪聲小

由于采用PWM模式，波紋波形相對(duì)較穩(wěn)定。因此無(wú)需配備許多旁路電容(Bypass-capacitor)。[請(qǐng)參照?qǐng)D4]

2. 啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間快

可以大大的縮短系統(tǒng)啟動(dòng)所需時(shí)間。[請(qǐng)參照?qǐng)D5]

3. 可以設(shè)定每個(gè)輸出通道啟動(dòng)時(shí)間

不但可以通過(guò)CTL信號(hào)來(lái)控制每個(gè)通道的啟動(dòng)的ON/OFF，還可以通過(guò)設(shè)定電容和電感的常數(shù)來(lái)調(diào)整每個(gè)通道啟動(dòng)所需的時(shí)間。

4. 可以控制電源的啟動(dòng)順序(sequence)

利用VDET的功能，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓，通過(guò)CTL的控制可以調(diào)整輸出電壓的順序。

5. 多重方式設(shè)定輸出電壓

通過(guò)DAC或者外部電阻來(lái)調(diào)整VREFIN端口的附加電壓，可以通過(guò)下列等式來(lái)設(shè)定輸出電壓。Vout= 3*VREFIN這項(xiàng)技術(shù)也被用于手機(jī)中Power AMP專(zhuān)用電源當(dāng)中。

圖4：開(kāi)關(guān)波形(PWM模式) 。

圖5：CTL端口響應(yīng)特性。

最后向大家介紹MB39C014和MB39C015的應(yīng)用實(shí)例。

最后向大家介紹MB39C014和MB39C015的應(yīng)用實(shí)例