电源和电源管理的技术发展趋势

Tony Armstrong

产品市场经理

电源产品部

tarmstrong@linear.com

凌特公司

（2005年4月29日）

 
　　问题一：电源/电源管理的技术发展趋势有哪些？

　　答：数字IC越来越多地采用深亚微米CMOS晶圆制造工艺，这使CPU和DSP内核电压降至1V以下。这将需要一类新型功率转换IC，这种IC必须接受低电压输入并提供远低于1V的输出电压，并且具有合理的输出电流、高转换效率、低噪声以及外形扁平和占板面积紧凑的特点。显然，在许多手持式应用中，存在着一种向低Vin和非常低压差（VLDO）发展的趋势。随着DSP内核电压向1V以下推进势头的愈演愈烈，从一个低电源轨来供电的需求变得非常引人注目。例如，采用一个VLDO来实现1.8V至1.5V转换的效率高达83.3%！

　　同时，功能丰富的新型电池供电型手持式设备的一个日渐凸显的重要发展趋势是采用开关电源来取代线性稳压器，旨在延长电池的使用寿命。但这又会引发其他的设计问题，原因是许多手持式设备都具有对噪声敏感的板载无线电电路以及敏感的板载RF接收器。噪声发生器（开关电源）与对噪声敏感的电路的这种组合将形成潜在的干扰。

　　传统的解决方案一直是使噪声发生电路远离对噪声敏感的电路。但在如今的手持式设备（例如智能型电话）中，由于内部布局已经非常紧凑，所以这种做法已不再可行。而求助于屏蔽法则会因为成本和尺寸方面的原因而变得不切实际。传统型开关电源采取的是将噪声能量集中于窄带谐波之中。不过，如果这些谐波当中的一个恰巧与某一敏感频率（例如接收器的中频通带）重合，则很有可能产生干扰。这一发展趋势迫使IC制造商不得不设计在输入和输出端均具有低噪声、且电磁干扰（EMI）辐射很低的产品。

　　问题二：贵公司提供了哪些类型的新产品/技术？其应用领域是什么？

　　答：一种拥有成功使用经验的降噪技术是使DC/DC转换器的系统时钟产生颤动。这种方法及其最终的扩频操作使得能够利用一个伪随机数（PRN）序列来对开关频率进行调制，以消除窄带谐波。凌特的LTC3251便是实现了片上扩频的一款IC实例。LTC3251是一款500mA、高效、低噪声、无电感器降压型DC/DC转换器。LTC3251的扩频振荡器是专为生成一个在逐个周期之间具有随机时间间隔（但固定于1MHz和1.6MHz之间）的时钟脉冲而设计的。这样做的好处是可以把开关噪声散布于众多的频率之上。

　　凌特公司于2005年推出多款采用片上扩频技术的新产品。近期面市和具有该功能的部分产品包括LTC3252、LTC3445、LTC3736-1和LTC3808。

　　现在，让我们研究一下线性稳压器。我们正在目睹的一个最大的变化就是非常低压差稳压器（即VLDO）的出现。它们可被定义为具有低至1V输入电压且在100mA输出电流条件下的典型压降小于200mV的线性稳压器。除了这些特征之外，LDO还在进行适应性调整，以提供更加优良的噪声性能、采用更小的封装并实现卓越的负载瞬态响应和稳定性。凌特已经开始在此领域推出产品，LT3020非常低压差稳压器（VLDOTM）便是其中之一。LT3020能够接受0.9V～10V的输入电压，并提供100mA的输出电流和低至0.2V的压降。

　　LTC1844是一款150mA、微功率、低噪声、VLDO线性稳压器。它具有一个1.6V至6.5V的宽输入电压范围。可进行非常低压差操作（30mV/50mA和90mV/150mA）。电源电流仅为35μA，即使在压降条件下也不例外。10Hz～100kHz频率范围内的噪声仅为30μVrms，并在整个温度、电压和电流范围内具有1.75% 的电压准确度。

　　LT3023是一款采用3mm