針對新型開關穩壓器應對手持設備電源系統設計挑戰

手持設備的設計人員面臨的關鍵挑戰是實現產品的高性能和低功耗。電池壽命對于手持設備是非常重要的指標，電源管理產品必須適應不斷變化的設計需求，例如，更低的待機能耗、更高的效率、超薄厚度、超小PCB面積、更智能化的控制接口等。DC/DC開關穩壓器是電源系統中的關鍵部件之一，穩壓器必須保持恒定的電壓，而且能夠對輸入電壓的變化以及負載電流的變化迅速作出響應。電容和電感是DC/DC中最基本的能量轉換器件，基于電容的電荷泵和基于電感的DC/DC各有優勢和缺點，都有用武之地。

電荷泵DC/DC器件尺寸小、厚度薄，加上此種結構EMI干擾小，因而在很多設計中深受工程師青睞。圣邦微電子的SGM3110就是標準的+5.0V輸出、基于電容的DC/DC器件，如果系統需要+5.0V/100mA的電源，可以用很小的PCB面積開銷去完成設計，電路設計如圖1所示。


圖1：SGM3110電荷泵DC/DC設計電路。

隨著高像素相機手機越來越多，閃光燈成為設計成敗的關鍵。傳統的氙氣燈由于高壓、物理尺寸以及使用壽命的限制，一直無法在手機中流行。大功率白光LED技術的發展，使大功率白光LED閃光燈越來越被工程師認可，但這類閃光燈的驅動、熱保護、緩啟動，以及閃光大電流對電池的沖擊，又給工程師帶來不小的設計挑戰。圣邦微電子推出的SGM314X系列閃光燈驅動，采用電荷泵架構(圖2)，驅動電流可達500mA、700mA、1000mA，Torch、攝像、閃光拍照三種模式可以靈活切換。


圖2：SGM314X系列閃光燈驅動電路。

智能手機日益普及，這類產品對圖像和視頻處理速度、無線通信性能要求，以及LCD顯示屏的要求不斷提高，從而導致多核基帶IC耗電越來越大，電池使用時間已成為消費者關注的焦點之一。消費者希望有隨手可得的電源為手機充電，太陽能電池、干電池、鋰電池電源站，無處不在的USB接口都將為手機延長使用時間提供可能性。圣邦微電子的SGM6600 同步整流升壓型 DC/DC具有0.9V的啟動電壓，高效率的升壓同步整流結構(圖3)，能讓工程師從容面對從太陽能電池和干電池獲取能源的設計挑戰。



圖3：SGM6600同步整流升壓型 DC/DC電路。

隨著集成電路技術的發展，手持設備基帶IC集成的功能越來越多，多電壓混合設計成為SoC和SIP的標準技術。為SoC和SIP產品提供一種安全可靠、成本合適的DC/DC電源，成為當務之急。日益復雜的負載、上下電時序以及負載保護等問題都是工程師必須應對的挑戰，POL和中間總線的電源概念被引入到系統設計中。圣邦微電子推出的SGM6006同步降壓型DC/DC，具有1.4MHZ的開關頻率，專門的軟啟動設計可防止上下電時DC/DC產生高壓脈沖損壞負載。在手持設備設計中，該器件是一個理想的POL設計產品，設計電路中使用的電感很小，整個DC/DC設計只占用很少的PCB面積，電路設計如圖4所示。



圖4：SGM6006同步降壓型DC/DC設計電路。

圣邦微電子也推出了SGM2100系列的多DC/DC產品，它將中間電源總線的概念引入了產品設計。SGM2100和SGM2101的主升壓型 DC/DC將雙節干電池或鋰電池電壓變成+5.0V左右的（可調）中間電源總線，大功率+5.0V/2A電源總線可以為USB接口、閃光燈、大功率音頻功放等負載供電，在手持設備中可以得到很大的音頻功率輸出以及很強的閃光燈設計(圖5)，如果手持設備系統中需要加微硬盤，微硬盤需要的3.3V/800mA降壓/升壓型電源可以從中間總線以低成本方式獲得。(徐前江 市場總監圣邦微電子有限公司)



圖5：SGM2100系列多DC/DC器件在手持設備系統中的應用。