| ----隨著筆記本電腦、移動(dòng)電話、PDA等移動(dòng)設(shè)備的不斷發(fā)展,其電源IC的品種也因追求設(shè)備高性能化的緣故而日漸繁多。CPU、微控制器、DSP等各自需要固有的工作電壓,使得設(shè)備中的工作電壓至少已達(dá)5種之多,并會(huì)隨所用器件版本的不同而發(fā)生變化。另外,為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的體小量輕和更長(zhǎng)的電池使用壽命,少數(shù)半導(dǎo)體芯片的功耗反而會(huì)增加。在這種情況下,采用標(biāo)準(zhǔn)化的電源IC或定制電源已呈落伍之勢(shì),而具有高靈活性和高性能的小型通用電源IC則漸成新寵。本文以美國(guó)凌特公司（Linear Technology）推出的幾款產(chǎn)品為例對(duì)近期移動(dòng)設(shè)備用電源IC的發(fā)展動(dòng)向做概要介紹。
---- 一、面向中等功率電池驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC
--1．同步整流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器IC
--在50W左右的中等功率應(yīng)用（例如筆記本電腦的電池驅(qū)動(dòng)）中,同步整流型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以說(shuō)已經(jīng)成為一種主流產(chǎn)品。同步整流型架構(gòu)大約是在10年之前作為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器而實(shí)現(xiàn)IC化的。當(dāng)時(shí),它使得降壓操作的效率從原先的70%～80%提高到了90%以上,從而大幅度地延長(zhǎng)了筆記本電腦的運(yùn)行時(shí)間。隨著CPU性能的提高,功率要求也變得越來(lái)越高,凌特公司最近推出的LTC1778通過(guò)用功率晶體管的接通電阻來(lái)替換會(huì)產(chǎn)生損耗的檢測(cè)電阻的方法獲得了超過(guò)95%的效率。
--在追求高效率的同時(shí),人們還為能夠提供更高的功率而引入了多相架構(gòu)。LTC1628是凌特公司于4年前推出的兩通道、兩相開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器IC。它采用使兩個(gè)通道異相工作的時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),使得輸入電容器的容許電流減小了50%,輸入噪聲和電容器的數(shù)目也有所減少（圖1）,主要用于個(gè)人電腦等的5V/3.3V系統(tǒng)電源。為了與更高的功率要求相對(duì)應(yīng),凌特公司又開(kāi)發(fā)出了LTC1629,它利用級(jí)聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)了12相（最大）操作和200A的供電電流,可用于功率超過(guò)100W的服務(wù)器電源。
--目前,隨著器件的設(shè)定振蕩頻率的提高,凌特公司推出了電感器及電容器外形尺寸更加小巧的LTC3728、LTC3729以及可用于為CPU內(nèi)核等提供大功率的單通道、三相同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器LTC3731產(chǎn)品系列。這些IC主要應(yīng)用于筆記本電腦的系統(tǒng)電源和I/O等,此外還可在諸如車(chē)載導(dǎo)航、PDP、LCD電視和數(shù)字家電等具有計(jì)算機(jī)型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的眾多產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。
--2．同步整流單片穩(wěn)壓器IC
--在同步整流型IC的發(fā)展歷程中一直都是以外部功率MOSFET作為控制器,不過(guò),具有約10W最高功率的內(nèi)置功率MOSFET的穩(wěn)壓器IC已開(kāi)始呈上升之勢(shì)（圖2）。
以LTC3411（1.25A）、LTC3412（2.5A）和LTC3414（4A）為代表的降壓型轉(zhuǎn)換器不僅結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單而且節(jié)省占用空間。另外,還可采用高達(dá)4MHz的振蕩頻率以及外形纖巧的電感器等外部元件。預(yù)計(jì)采用同步整流 + 功率FET + 小外形封裝的升壓及升壓/降壓型穩(wěn)壓器IC的面市已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。 二、便攜式終端用電源
--1．單節(jié)鋰離子電池至3.3V
--出于性能的考慮,移動(dòng)設(shè)備一般采用可再充電型鋰離子電池。單節(jié)鋰離子電池能夠提供2.8～4.3V 的可用電壓,對(duì)于要求3.3V系統(tǒng)電壓的場(chǎng)合,當(dāng)輸入低于3.3V時(shí)需要進(jìn)行升壓操作,而當(dāng)輸入高于3.3V時(shí)則需進(jìn)行降壓操作。過(guò)去采用的是由開(kāi)關(guān)電源來(lái)升壓、而由線性穩(wěn)壓器來(lái)降壓的效率非常低的方法以及需要使用兩個(gè)電感器的開(kāi)關(guān)電源SEPIC電路,結(jié)果,當(dāng)輸入低于3.3V時(shí)電池電壓會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定,從而引發(fā)諸多問(wèn)題。
--LTC3440是可利用高于、低于或等于輸出電壓的輸入電壓進(jìn)行固定頻率操作的高效同步整流升壓/降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器（圖3）。該器件可在上述條件下提供穩(wěn)定的3.3V輸出。與SEPIC電路不同的是它只需一個(gè)電感器就能夠進(jìn)行升壓/降壓操作,并利用同步整流實(shí)現(xiàn)了高達(dá)96%的效率（圖4）。另外,這款器件無(wú)需使用肖特基二極管,并內(nèi)置了輸出FET。
--LTC3440的輸入輸出范圍為2.5～5.5V（最適合采用單節(jié)鋰離子電池）,可設(shè)置振蕩頻率范圍為300kHz～2MHz,并內(nèi)置軟啟動(dòng)、熱關(guān)斷和限流保護(hù)功能,封裝型式為熱特性增強(qiáng)型10引腳MSOP,可廣泛應(yīng)用于各種手持式設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等。
--2．CPU、DSP用低壓電源IC
--作為要求2.5V或1.8V工作電壓的CPU內(nèi)核及DSP等的降壓專用IC,LTC3405和LTC3406得到了用戶很高的評(píng)價(jià)。這兩款輸出電流分別為300mA和600mA的同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠利用單節(jié)鋰離子電池或穩(wěn)定的3.3V輸入獲得2.5V、1.8V和最小0.8V的輸出。所需的元件基本上都內(nèi)置于高度為1mm的ThinSOT封裝中,僅需的外部元件是兩個(gè)電容器和一個(gè)電感器（固定電壓器件版本）。由于可采用1.5MHz振蕩頻率和陶瓷電容器,因而能夠使用體積更小的元件（圖5）。
--3．LCD用電源
--目前,移動(dòng)電話所使用的彩色液晶屏有兩個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì),一是屏幕尺寸變大,二是屏幕數(shù)量增多。另外,越來(lái)越多的移動(dòng)電話開(kāi)始配備照相功能。與LCD畫(huà)面相關(guān)的電源包括偏壓用、背光源用和照相機(jī)用等等。
--用于LCD偏壓的新產(chǎn)品——微功率升壓型轉(zhuǎn)換器LT3464采用ThinSOT封裝,內(nèi)置肖特基二極管并安裝了輸出斷接電路。該器件可分別由3.6V和5V輸入來(lái)提供16V/8mA和12V/20mA輸出,最大輸出電壓為34V。升壓型轉(zhuǎn)換器在電路結(jié)構(gòu)上存在這樣一個(gè)問(wèn)題,就是即使在輸出被切斷的時(shí)候輸出端上也會(huì)出現(xiàn)與輸入電壓相近的電壓,因此短路保護(hù)不能簡(jiǎn)單從事。但LT3464內(nèi)置了輸出斷接用PNP晶體管,即便在器件關(guān)斷狀態(tài)下也不會(huì)產(chǎn)生電壓,因此除了LCD偏壓之外還可應(yīng)用于許多其他升壓用途（圖6）。
--適合于驅(qū)動(dòng)LCD背光源（串聯(lián)LED）并能夠防止LED亮度不均的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC——LT1618（最多可驅(qū)動(dòng)32個(gè)白光LED）、LT1932（最多可驅(qū)動(dòng)16個(gè)白光LED）、LT1937（最多可驅(qū)動(dòng)3個(gè)白光LED）、將外部肖特基二極管內(nèi)置的LT3465（最多可驅(qū)動(dòng)6個(gè)白光LED）以及具有上佳的噪聲性能且所需元件數(shù)目較少的LTC3200、LTC3201、LTC3202（最多可驅(qū)動(dòng)6個(gè)并聯(lián)白光LED）系列器件均已由凌特公司推向市場(chǎng),它們適合用作根據(jù)紛繁復(fù)雜的條件來(lái)對(duì)多個(gè)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的器件。由于便攜式設(shè)備的LCD光源會(huì)消耗一定的功率,因而對(duì)驅(qū)動(dòng)器的效率也有著很高的要求（圖7）。
--參考文獻(xiàn)
--1 Linear Technology Data Sheet
--2 《今日電子》2003年電源增刊 |
66821730(技術(shù)支持)
