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新型开关稳压器应对手持设备电源系统设计挑战
作者:圣邦微电子有限公司
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稳压器/整流器展厅
电源适配器, 变压器, 稳压器, 整流桥, 整流器, ...
手持设备的设计人员面临的关键挑战是实现产品的高性能和低功耗。电池寿命对于手持设备是非常重要的指标,电源管理产品必须适应不断变化的设计需求,例如,更低的待机能耗、更高的效率、超薄厚度、超小PCB面积、更智能化的控制接口等。DC/DC开关稳压器是电源系统中的关键部件之一,稳压器必须保持恒定的电压,而且能够对输入电压的变化以及负载电流的变化迅速作出响应。电容电感是DC/DC中最基本的能量转换器件,基于电容的电荷泵和基于电感的DC/DC各有优势和缺点,都有用武之地。

电荷泵DC/DC器件尺寸小、厚度薄,加上此种结构EMI干扰小,因而在很多设计中深受工程师青睐。圣邦微电子的SGM3110就是标准的+5.0V输出、基于电容的DC/DC器件,如果系统需要+5.0V/100mA的电源,可以用很小的PCB面积开销去完成设计,电路设计如图1所示。

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图1:SGM3110电荷泵DC/DC设计电路

随着高像素相机手机越来越多,闪光灯成为设计成败的关键。传统的氙气灯由于高压、物理尺寸以及使用寿命的限制,一直无法在手机中流行。大功率白光LED技术的发展,使大功率白光LED闪光灯越来越被工程师认可,但这类闪光灯的驱动、热保护、缓启动,以及闪光大电流对电池的冲击,又给工程师带来不小的设计挑战。圣邦微电子推出的SGM314X系列闪光灯驱动,采用电荷泵架构(图2),驱动电流可达500mA、700mA、1000mA,Torch、摄像、闪光拍照三种模式可以灵活切换。

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图2:SGM314X系列闪光灯驱动电路

智能手机日益普及,这类产品对图像和视频处理速度、无线通信性能要求,以及LCD显示屏的要求不断提高,从而导致多核基带IC耗电越来越大,电池使用时间已成为消费者关注的焦点之一。消费者希望有随手可得的电源为手机充电,太阳能电池、干电池、锂电池电源站,无处不在的USB接口都将为手机延长使用时间提供可能性。圣邦微电子的SGM6600 同步整流升压型 DC/DC具有0.9V的启动电压,高效率的升压同步整流结构(图3),能让工程师从容面对从太阳能电池和干电池获取能源的设计挑战。

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图3:SGM6600同步整流升压型 DC/DC电路

随着集成电路技术的发展,手持设备基带IC集成的功能越来越多,多电压混合设计成为SoC和SIP的标准技术。为SoC和SIP产品提供一种安全可靠、成本合适的DC/DC电源,成为当务之急。日益复杂的负载、上下电时序以及负载保护等问题都是工程师必须应对的挑战,POL和中间总线的电源概念被引入到系统设计中。圣邦微电子推出的SGM6006同步降压型DC/DC,具有1.4MHZ的开关频率,专门的软启动设计可防止上下电时DC/DC产生高压脉冲损坏负载。在手持设备设计中,该器件是一个理想的POL设计产品,设计电路中使用的电感很小,整个DC/DC设计只占用很少的PCB面积,电路设计如图4所示。

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图4:SGM6006同步降压型DC/DC设计电路

圣邦微电子也推出了SGM2100系列的多DC/DC产品,它将中间电源总线的概念引入了产品设计。SGM2100和SGM2101的主升压型 DC/DC将双节干电池或锂电池电压变成+5.0V左右的(可调)中间电源总线,大功率+5.0V/2A电源总线可以为USB接口、闪光灯、大功率音频功放等负载供电,在手持设备中可以得到很大的音频功率输出以及很强的闪光灯设计(图5),如果手持设备系统中需要加微硬盘,微硬盘需要的3.3V/800mA降压/升压型电源可以从中间总线以低成本方式获得。

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图5:SGM2100系列多DC/DC器件在手持设备系统中的应用

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