高性價比的PDA電源方案

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們身邊的數(shù)碼產(chǎn)品日益豐富，其中PDA以其方便、實(shí)用和日益增強(qiáng)的性能已經(jīng)成為愈發(fā)重要的個人“數(shù)字助理”。
對PDA要求在具備完善功能的同時，工作時間應(yīng)盡可能長，也就是要求內(nèi)部處理芯片有很高的性能，還應(yīng)省電。但是芯片內(nèi)集成的晶體管數(shù)以摩爾定理的速度在迅速增加，同時對電能的需求和發(fā)熱量也在增加，而PDA的使用方式?jīng)Q定其必須以電池為動力，這樣高效率、小體積的電源就成為PDA電源工程師的奮斗目標(biāo)。

在眾多的電池供電方案中，可充電的鋰電池以其高能量密度、高輸出功率、可快速充電等優(yōu)勢成為PDA供電的首選。鋰電池的能量密度區(qū)域在3.6V附近，通常出于充分利用電池能量來考慮，希望利用鋰電池電池工作電壓范圍為：3.0V-4.2V。

作為用電設(shè)備的PDA內(nèi)電路，由于微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，集成度日益增加，從半導(dǎo)體工藝和低功耗方面均要求低工作電壓，已從傳統(tǒng)的+5V向+3.3V轉(zhuǎn)變，當(dāng)前新型的高性能DSP芯片的工作電壓已降為1.8V。從以上電池電壓和芯片的工作電壓來看，由于鋰電池電壓高于傳統(tǒng)干電池電壓，而芯片工作電壓逐漸降低，使兩者差距拉大。

在電源管理芯片中，享有盛譽(yù)的RICOH半導(dǎo)體以其超前的設(shè)計理念和先進(jìn)半導(dǎo)體加工工藝設(shè)計生產(chǎn)出一系列面向便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的微功耗、高性能電源管理芯片，下面就以在PDA中的應(yīng)用介紹一下此類產(chǎn)品中的典型芯片(見圖1)。

圖1 PDA電源的典型應(yīng)用框圖(部分)

圖2 R1230D的典型應(yīng)用電路

圖3 R123DD采用SON8封裝的外形尺寸圖

在對PDA主要用電芯片上選用了RICOH新型電源芯片，使得整機(jī)供電綜合效率接近90%。由于所用LDO不但具備很低靜態(tài)電流，且工作壓差要求極低，這樣在自身省電的同時，會使鋰電池利用最大化，有效的延長了PDA工作時間。除此之外，RICOH獨(dú)有的ECO模式，不但使自身耗電大為減少，且這一獨(dú)特的工作模式可完全配合PDA的待機(jī)模式，提高整機(jī)的開機(jī)響應(yīng)速度。

以下就分別介紹一下RICOH IC在PDA中的典型應(yīng)用。

同步整流技術(shù)的降壓DC-DC—R1230D

RICOH 專為便攜式電池供電產(chǎn)品開發(fā)的高性能降壓DC-DC，輸出電壓范圍，有固定、可調(diào)兩種系列供選擇，有三個鮮明特點(diǎn)，即高效率、簡單的外電路、更小的封裝。

高效率：由于采用先進(jìn)的同步整流技術(shù)，使轉(zhuǎn)化效率高達(dá)95%以上，尤其在低電壓輸出(如3V以下)時，與非同步整流的降壓型DC-DC相比，有極大優(yōu)勢，特別適合給當(dāng)前DSP類高性能、低電壓芯片的供電。該芯片還設(shè)有振蕩模式選擇引腳：MODE PIN，可通過此引腳的高、低電平來選擇芯片工作模式：PWM(高電平，MODE=H)， VFM(低電平，MODE=L)。在負(fù)載較重時，一般選擇PWM方式，而在負(fù)載較輕時，往往選擇VFM方式，進(jìn)一步優(yōu)化工作狀態(tài)，提高電路工作效率，適應(yīng)多種應(yīng)用電路。

簡單的外電路：由于芯片集成度很高，功率開關(guān)型場效應(yīng)管、同步整流開關(guān)場效應(yīng)管全部內(nèi)置，不但提高了性能，而且使應(yīng)用方便易行，見圖2。

更小的封裝：面向便攜式的應(yīng)用，就應(yīng)盡可能少占空間，R1230D采用SON8封裝，外形尺寸參照圖3，配上必須的外圍元件，很小的PCB面積上(高度取決于所用電感高度)，就能夠組成輸出1.8V，電流達(dá)1A的高性能降壓型DC-DC電路。

極低壓差的LDO—R1170

在電池供電的設(shè)備中，增加運(yùn)行時間，取決于兩個因素：電路工作效率和電池利用率。采用的LDO如果是線性工作模式，則效率為輸出電壓之比，提高運(yùn)行時間就依賴于電池的利用率，也就是電池最低的工作電壓。根據(jù)線性穩(wěn)壓原理，穩(wěn)壓芯片在正常穩(wěn)壓工作時的輸入電壓等于自身工作所需電壓與輸出電壓之和，要想盡可能減低正常工作時最低輸入電壓，就只能是降低自身工作所需電壓，也就是要求LDO只用很少的電壓就可以正常工作，這不但需要高超的IC設(shè)計功底，還應(yīng)有一流的半導(dǎo)體芯片制造工藝。RICOH發(fā)揮兩者之長，使R1170在只需要50m V的電壓下，就能穩(wěn)定輸出近150m A電流，也就是當(dāng)需要輸出約3V/300m A電流時，電池最低可以工作到(3.0V+0.1V)，對于一節(jié)鋰電池已經(jīng)基本用盡。R1170在具備低壓差性能同時擁有高達(dá)1A以上的電流輸出能力，并由三種封裝供選擇：SOT-89、HSON6、SC84，并具有CE端：可控制開關(guān)。

獨(dú)具ECO模式的LDO—R1160N

RICOH半導(dǎo)體在電源管理芯片領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。在傳統(tǒng)ON/OFF工作模式基礎(chǔ)發(fā)展出獨(dú)具保持輸出電壓的休眠狀態(tài)：ECO模式。通常LDO用CE PIN使其處于有穩(wěn)壓輸出的工作狀態(tài)或沒有電壓輸出的關(guān)閉狀態(tài)。對于R1160N，可用ECO PIN控制芯片進(jìn)入ECO模式：仍然具備穩(wěn)壓輸出，而自身功耗只有正常工作時的1/10。在大幅度節(jié)能的同時，又可向在節(jié)能休眠狀態(tài)需要保持一定電壓的電路提供電壓。在PDA中利用此功能，可實(shí)現(xiàn)手持設(shè)備中的STR功能，即使系統(tǒng)掛起到內(nèi)存，將當(dāng)前狀態(tài)暫時保存到內(nèi)存中，內(nèi)存由R1160N在ECO模式下供電，既有穩(wěn)壓輸出，又大幅降低功耗。接到指令，迅速進(jìn)入工作狀態(tài)。

R1160N同樣也具有很低壓差，輸出100m A時壓差約0.07V，300mA電流能力，SOT-23封裝。