新型開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)對(duì)手持設(shè)備電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

手持設(shè)備的設(shè)計(jì)人員面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高性能和低功耗。電池壽命對(duì)于手持設(shè)備是非常重要的指標(biāo)，電源管理產(chǎn)品必須適應(yīng)不斷變化的設(shè)計(jì)需求，例如，更低的待機(jī)能耗、更高的效率、超薄厚度、超小PCB面積、更智能化的控制接口等。DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器是電源系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，穩(wěn)壓器必須保持恒定的電壓，而且能夠?qū)斎腚妷旱淖兓约柏?fù)載電流的變化迅速作出響應(yīng)。電容和電感是DC/DC中最基本的能量轉(zhuǎn)換器件，基于電容的電荷泵和基于電感的DC/DC各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，都有用武之地。

電荷泵DC/DC器件尺寸小、厚度薄，加上此種結(jié)構(gòu)EMI干擾小，因而在很多設(shè)計(jì)中深受工程師青睞。圣邦微電子的SGM3110就是標(biāo)準(zhǔn)的+5.0V輸出、基于電容的DC/DC器件，如果系統(tǒng)需要+5.0V/100mA的電源，可以用很小的PCB面積開銷去完成設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)如圖1所示。


圖1：SGM3110電荷泵DC/DC設(shè)計(jì)電路。

隨著高像素相機(jī)手機(jī)越來(lái)越多，閃光燈成為設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的氙氣燈由于高壓、物理尺寸以及使用壽命的限制，一直無(wú)法在手機(jī)中流行。大功率白光LED技術(shù)的發(fā)展，使大功率白光LED閃光燈越來(lái)越被工程師認(rèn)可，但這類閃光燈的驅(qū)動(dòng)、熱保護(hù)、緩啟動(dòng)，以及閃光大電流對(duì)電池的沖擊，又給工程師帶來(lái)不小的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。圣邦微電子推出的SGM314X系列閃光燈驅(qū)動(dòng)，采用電荷泵架構(gòu)(圖2)，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)500mA、700mA、1000mA，Torch、攝像、閃光拍照三種模式可以靈活切換。


圖2：SGM314X系列閃光燈驅(qū)動(dòng)電路。

智能手機(jī)日益普及，這類產(chǎn)品對(duì)圖像和視頻處理速度、無(wú)線通信性能要求，以及LCD顯示屏的要求不斷提高，從而導(dǎo)致多核基帶IC耗電越來(lái)越大，電池使用時(shí)間已成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。消費(fèi)者希望有隨手可得的電源為手機(jī)充電，太陽(yáng)能電池、干電池、鋰電池電源站，無(wú)處不在的USB接口都將為手機(jī)延長(zhǎng)使用時(shí)間提供可能性。圣邦微電子的SGM6600 同步整流升壓型 DC/DC具有0.9V的啟動(dòng)電壓，高效率的升壓同步整流結(jié)構(gòu)(圖3)，能讓工程師從容面對(duì)從太陽(yáng)能電池和干電池獲取能源的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。



圖3：SGM6600同步整流升壓型 DC/DC電路。

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，手持設(shè)備基帶IC集成的功能越來(lái)越多，多電壓混合設(shè)計(jì)成為SoC和SIP的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。為SoC和SIP產(chǎn)品提供一種安全可靠、成本合適的DC/DC電源，成為當(dāng)務(wù)之急。日益復(fù)雜的負(fù)載、上下電時(shí)序以及負(fù)載保護(hù)等問題都是工程師必須應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)，POL和中間總線的電源概念被引入到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。圣邦微電子推出的SGM6006同步降壓型DC/DC，具有1.4MHZ的開關(guān)頻率，專門的軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)可防止上下電時(shí)DC/DC產(chǎn)生高壓脈沖損壞負(fù)載。在手持設(shè)備設(shè)計(jì)中，該器件是一個(gè)理想的POL設(shè)計(jì)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)電路中使用的電感很小，整個(gè)DC/DC設(shè)計(jì)只占用很少的PCB面積，電路設(shè)計(jì)如圖4所示。[!--empirenews.page--]



圖4：SGM6006同步降壓型DC/DC設(shè)計(jì)電路。

圣邦微電子也推出了SGM2100系列的多DC/DC產(chǎn)品，它將中間電源總線的概念引入了產(chǎn)品設(shè)計(jì)。SGM2100和SGM2101的主升壓型 DC/DC將雙節(jié)干電池或鋰電池電壓變成+5.0V左右的（可調(diào)）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(fù)載供電，在手持設(shè)備中可以得到很大的音頻功率輸出以及很強(qiáng)的閃光燈設(shè)計(jì)(圖5)，如果手持設(shè)備系統(tǒng)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(chǎng)總監(jiān)圣邦微電子有限公司)



圖5：SGM2100系列多DC/DC器件在手持設(shè)備系統(tǒng)中的應(yīng)用。