智能型手机电源系统设计

线性稳压器没有输出涟波,电荷泵浦有一些输出涟波,交换式稳压器的输出涟波则在三者之间最高。就整个解决方案的体积来看,线性稳压器的体积最小,通常只需输入和输出电容,电荷泵浦除了输入和输出电容外,还需一颗或两颗「飞驰」（flying）电容,交换式稳压器则需要电感器,因此其封装体积会有很大差异。

无论DSP或模拟数字转换器等数字零件,或是电源管理系统等模拟零件,2G电话几乎不提供任何的功能整合,系统设计人员在发展电源管理系统时,通常会以成本和体积为优先考虑,而不是转换效率。线性稳压器只能将输入电压转换成更低的输出电压,因此电池电压必须高于3.3V,此时可利用低电流或中电流的线性稳压器进行电压转换,以便提供电力给至2.8V范围内的其它电源需求。

在3G芯片组中,基频处理器现已包含DSP、微处理器／微控制器、模拟数字转换器和数字模拟转换器,用来控制射频讯号和音频讯号处理。这颗处理器的核心电压已降至1.2V或是更低,I/O和外围电压也开始减少至2.5V至3.0V范围;由于3.xG电话的电流需求通常都超过2.G电话,3.xG设计人员需要效率高于线性稳压器的直流电源转换器,以便提供更长的电池使用时间。为进一步延长电池寿命,许多设计人员必须尽量利用锂离子电池电力,直到其电压降至最小值为止;在此过程中,如何产生3.3V电压就变成一项挑战。

从表面上来看,设计人员若能继续使用电池直到2.7V,并利用正电源降压—升压转换器或是SEPIC转换器提供3.3V电源,可携式装置的电池寿命就会大幅延长,但是根据(表一)针对600mAh电池所做的简单分析可发现情形并非如此,因为无论是采用效率更高的降压转换器,并将电池使用到3.3V,或是采用SEPIC之类的转换器,并将电池电力完全用尽,这两种方式的供电时间几乎没有任何区别。

表一60mAh电池分析

除此之外,无论是使用两颗电感的SEPIC转换器,或是某些效率更高的新型正电源降压—升压转换器,它们的成本都更高,因此在做整体评估时,只使用3.3V以上的电池电力,然后利用高效率交换式电源转换器提供3.3V电源的方法不但更有效率,还可能是更具吸引力的选择。以下介绍的离散解决方案就是使用降压转换器提供3.3V电源,整合式解决方案则采用SEPIC转换器。