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便携式设备的关键电源电路设计

资料介绍
便携式设备的关键电源电路设计
便携式设备的关键电源电路设计
2008年10月01日
由于集成的功能不断增多以及外形尺寸的日益缩小,最新一代功能丰富的更小型便携式
设备将使电源管理设计发挥关键作用。一般来说,便携式设备主要包括微处理器、I/O外
设、LED背光、闪存和/或硬盘驱动器(HDD)、数字和模拟电路,这些功能模块对电源的要
求各不相同。为使这些功能模块正常工作并最小化功耗以实现更长的电池使用时间,系
统设计工程师面临如何设计嵌入式电源管理解决方案以满足电源要求的挑战。本文对电
源要求进行了分析,并重点阐述如何设计这些电源管理电路。
为微处理器供电

微处理器是处理各种数据和命令的核心器件,大多数微处理器都采用CMOS电路并具有开
关功耗和静态功耗。数字电路的每一次开关转换均对数字电路的输出电容进行充放电,
由此产生的功耗由下式表示:

|[pic] |


其中,C为总负载电容,fS为开关频率,VCORE为施加在微处理器上的电源电压。根据此
公式得知:时钟频率的降低将使功耗呈线性下降,电压的降低可导致功耗呈二次方程式
下降。随着微处理器处理速度越来越快,施加在微处理器上的电压将降低小于1V以最小
化功耗。

微处理器最常见的供电电压范围为1.0~1.5V。从电压要求来看,大多数微处理器都具有
严格的电压容差,在稳定状态和负载瞬态时的电压容差不到100mV。由于微处理器对低工
作电压和大电流(具有大的边沿斜率)的要求,电源管理设计工程师面临既要满足严格的
电压瞬态要求,又要解决系统功耗预算和电池运行时间(高转换效率)的难题。微处理器
的功耗通常为系统总功耗的30~40%左右。通常为便携式设备供电的锂离子电池,采用Li
Co02阴极材料,其典型的电池工作电压范围介于3.0~4.2V。

图1所示的同步降压转换器拓扑能有效地将电池电压转换为低内核电压。通常,具有集成
MOSFET的固定……
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