便携产品常用电源管理芯片的应用指南

　　便携产品常用电源管理芯片

　　●低压差稳压器（LDO Linear Regulators ）

　　  LDO

　　  VLDO;

　　●基于电感器储能的DC/DC Converters （Inductor Based Switching Regulators）

　　  Buck

　　  Boost

　　  Buck-Boost;

　　● 基于电容器储能的Charge Pumps（Switched Capacitor Regulators）； ;

　　●电池充电管理Battery Chargers;

　　● 锂电池保护Lithium Battery Protection;

　　电源管理芯片选用思考

　　● 选用生产工艺成熟、品质优秀的生产厂家产品；

　　● 选用工作频率高的芯片，以降低成本周边电路的应用成本；

　　●选用封装小的芯片，以满足便携产品对体积的要求；

　　● 选用技术支持好的生产厂家，方便解决应用设计中的问题；

　　● 选用产品资料齐全、样品和DEMO 申请用易、能大量供货的芯片；

　　● 选用产品性能/价格比好的芯片；

　　LDO线性低压差稳压器

　　LDO 线性低压差稳压器是最简单的线性稳压器，由于其本身存在DC 无开关电压转换，所以它只能把输入电压降为更低的电压。它最大的缺点是在热量管理方面，因为其转换效率近似等于输出电压除以输入电压的值。例如，如果一个驱动图像处理器的LDO 输入电源是从单节锂电池标称的3.6V,在电流为200mA 时输出1.8V 电压，那么转换效率仅为50%,因此在手机中产生了一些发热点，并缩短了电池工作时间。虽然就较大的输入与输出电压差而言，确实存在这些缺点，但是当电压差较小时，情况就不同了。例如，如果电压从1.5V 降至1.2V,效率就变成了80%.

　　当采用1.5V 主电源并需要降压至1.2V 为DSP 内核供电时，开关稳压器就没有明显的优势了。实际上，开关稳压器不能用来将1.5V 电压降至1.2V,因为无法完全提升MOSFET（无论是在片内还是在片外）。标准低压差（LDO）稳压器也无法完成这个任务，因为其压差通常高于300mV.理想的解决方案是采用一个非常低压差（VLDO）稳压器，输入电压范围接近1V,其压差低于300mV,内部基准接近0.5V.这样的VLDO 稳压器可以很容易地将电压从1.5V 降至1.2V,转换效率为80%.因为在这一电压上的功率级通常为100mA 左右，那么30mW 的功率损耗是可以接受的。VLDO 的输出纹波可低于1mVP-P.将VLDO 作为一个降压型开关稳压器的后稳压器就可容易地确保低纹波。

　　开关式DC/DC升降压稳压器

　　● 当输入与输出的电压差较高时，开关稳压器避开了所有线性稳压器的效率问题。它通过使用低电阻开关和磁存储单元实现了高达96%的效率，因此极大地降低了转换过程中的功率损失。

　　● 选用开关频率高的DC/DC 可以极大地缩小外部电感器和电容器的尺寸和容量，如超过2MHz 的高开关频率。

　　● 开关稳压器的缺点较小，通常可以用好的设计技术来克服。但是电感器的频率外泄干扰较难避免，设计应用时对其EMI 辐射需要考虑。

　　● 开关式DC/DC 升降压稳压器按其功能分成Buck 开关式DC/DC 降压稳压器、Boost 开关式DC/DC 升压稳压器和根据锂电池的电压从4.2V 降低到2.5V 能自动切换降升压功能的Buck-Boost 开关式DC/DC 升降压稳压器。

　　电荷泵（Charge Pump）

　　电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容（1μF），使空间占用最小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2倍的输出电压。

　　其损耗主要来自电容器的ESR（等效串联电阻）和内部开关晶体管的RDS（ON）。电荷泵转换器不使用电感，因此其辐射EMI 可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它输出电压是工厂生产时精密予置的，调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看，它实际上是一个片上系统。

　　线性稳压器与开关稳压器的比较

　　线性稳压器与开关稳压器的比较可从下表清楚看到。