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便携设备中供电电路的综合考虑

时间:2021-10-01 01:08作者:华体会网页版

本文摘要:在便携设备和无线产品的设计中,设计人员经常面对如何提升产品性能、更进一步缩短电池工作时间的挑战,由于对成本和体积的拒绝较为严苛,设计中不会壮烈牺牲系统的某些指标而采行一些折中的解决方案。新型供电电路的经常出现填补了以上设计中的严重不足,需要保证系统高可靠性、高性能指标的拒绝,并有效地缩短电池寿命。 供电电路的主要参数有成本、效率(电池寿命)、输入纹波、噪声及静态电流。

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在便携设备和无线产品的设计中,设计人员经常面对如何提升产品性能、更进一步缩短电池工作时间的挑战,由于对成本和体积的拒绝较为严苛,设计中不会壮烈牺牲系统的某些指标而采行一些折中的解决方案。新型供电电路的经常出现填补了以上设计中的严重不足,需要保证系统高可靠性、高性能指标的拒绝,并有效地缩短电池寿命。

供电电路的主要参数有成本、效率(电池寿命)、输入纹波、噪声及静态电流。表一所列了这些参数与电路结构、输入输出电压范围的相互关系,下面我们就融合表一,更进一步阐释这些电路结构的特点。▲表一:供电电路特性与电路结构和输出(Vin)输入(Vout)电压的关系  一.高压劣(LDO)线性稳压器  高压劣线性稳压器的引人注目优点是具备低于的成本,低于的噪声和低于的静态电流。它的外围器件也很少,一般来说只有一两个旁路电容。

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新型LDO可超过以下指标:30V输入噪声、60dBPSRR、6  A静态电流及100mV的压差。LDO线性稳压器需要构建这些特性的主要原因在于内部调整管使用了P闸极场效应管,而不是一般来说线性稳压器中的PNP晶体管。

P闸极的场效应管不必须基极电流驱动,所以大大降低了器件本身的电源电流;另一方面,在使用PNP管的结构中,为了避免PNP晶体管转入饱和状态减少输入能力,必需确保较小的输入输出压差;而P闸极场效应管的压差大体相等输入电流与其导通电阻的乘积,大于的导通电阻使其压差非常低。  当系统中输出电压和输入电压相似时,LDO是最差的自由选择,可超过很高的效率。所以在将锂离子电池电压切换为3V电压的应用于中大多搭配LDO,尽管电池最后静电能量的百分之十没用于,但是LDO依然需要在低噪声结构中获取较长的电池寿命。

  二.电荷泵  基本的电荷泵电路成本较低,它的仅次于优点是需要电感,外围电路只需几个电容,体积较小,需要获取百分之九十五的效率;相同电源频率时产生较小的噪声和静态电流。另外,这种结构的输入电压不能是输出电压的倍数,利用四个内部电源和一个外部飞电容(flyingcapacitor)需要取得输出电压的2倍、1/2倍或-1倍输入;也可以用于多级结构取得其它倍数的电压,但成本和静态电流也不会减少,所以,在传统的设计中,电荷泵结构很少与电池必要连接,而是用作产生系统的辅电源,为小电路模块或某一器件供电。但从目前的发展趋势看,新型的电荷泵输入电流更加大,而便携式产品的功耗则越来越低,所以有些产品搭配电荷泵做到系统的主电源。

  1.电荷泵+LDO  为了解决电荷泵电路固有的缺失,某些新型电源将电荷泵与LDO结合,这种结构可以获得给定的输入电压,而且减少了输入噪声,但效率也适当有所上升,上升幅度与输入输出电压有关,例如两节NiMH电池切换为3V的效率是3V/。这里还没考虑到电荷泵自身的效率损耗,LDO的输入电压与电荷泵倍压输入就越相似,这种结构的效率越高。  2.电荷泵稳压器  新型电荷泵稳压器使用PFM或PWM方式,内部电路不必须LDO。

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与电荷泵+LDO方式比起,新型PFM方式的电荷泵具备低成本、较低静态电流等特点,但输入噪声有所减少、两种电路的效率基本相同。如果转变倍乘因子可以提高切换效率。例如切换两节碱性电池到5V,新的电池时用于两倍力,而电池电压高于2.5V时用于3倍压。乘载力应用于中,开始时用于升压而后来用于两倍降压,可以提高效率。

但是半导体行业很少使用这样简单的电荷泵稳压器。  电荷泵稳压器在主电源和后备电源中都十分简单,近期的电荷泵稳压器需要获取250mA的输入电流,非常适合低功耗的应用于。它需要产生存储器所必须的编程电压,为GaAs射频功率放大器产生十分平稳的负偏置电压等。


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