高性價比的PDA電源方案
發布時間：2010-9-4 20:25
發布者：conniede
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隨著科學技術的進步，我們身邊的數碼產品日益豐富，其中PDA以其方便、實用和日益增強的性能已經成為愈發重要的個人“數字助理”。 對PDA要求在具備完善功能的同時，工作時間應盡可能長，也就是要求內部處理芯片有很高的性能，還應省電。但是芯片內集成的管數以摩爾定理的速度在迅速增加，同時對電能的需求和發熱量也在增加，而PDA的使用方式決定其必須以為動力，這樣高效率、小體積的電源就成為PDA電源工程師的奮斗目標。 在眾多的電池供電方案中，可充電的鋰電池以其高能量密度、高輸出功率、可快速充電等優勢成為PDA供電的首選。鋰電池的能量密度區域在3.6V附近，通常出于充分利用電池能量來考慮，希望利用鋰電池電池工作電壓范圍為：3.0V-4.2V。 作為用電設備的PDA內電路，由于微電子技術的突飛猛進，集成度日益增加，從半導體工藝和低功耗方面均要求低工作電壓，已從傳統的+5V向+3.3V轉變，當前新型的高性能DSP芯片的工作電壓已降為1.8V。從以上電池電壓和芯片的工作電壓來看，由于鋰電池電壓高于傳統干電池電壓，而芯片工作電壓逐漸降低，使兩者差距拉大。 在電源管理芯片中，享有盛譽的RICOH半導體以其超前的設計理念和先進半導體加工工藝設計生產出一系列面向便攜式電子產品應用的微功耗、高性能電源管理芯片，下面就以在PDA中的應用介紹一下此類產品中的典型芯片(見圖1)。 圖1 PDA電源的典型應用框圖(部分) 在對PDA主要用電芯片上選用了RICOH新型電源芯片，使得整機供電綜合效率接近90%。由于所用LDO不但具備很低靜態電流，且工作壓差要求極低，這樣在自身省電的同時，會使鋰電池利用最大化，有效的延長了PDA工作時間。除此之外，RICOH獨有的ECO模式，不但使自身耗電大為減少，且這一獨特的工作模式可完全配合PDA的待機模式，提高整機的開機響應速度。 以下就分別介紹一下RICOH IC在PDA中的典型應用。 同步整流技術的降壓DC-DC—R1230D RICOH 專為便攜式電池供電產品開發的高性能降壓DC-DC，輸出電壓范圍，有固定、可調兩種系列供選擇，有三個鮮明特點，即高效率、簡單的外電路、更小的封裝。 高效率：由于采用先進的同步整流技術，使轉化效率高達95%以上，尤其在低電壓輸出(如3V以下)時，與非同步整流的降壓型DC-DC相比，有極大優勢，特別適合給當前DSP類高性能、低電壓芯片的供電。該芯片還設有振蕩模式選擇引腳：MODE PIN，可通過此引腳的高、低電平來選擇芯片工作模式：PWM(高電平，MODE=H)， VFM(低電平，MODE=L)。在負載較重時，一般選擇PWM方式，而在負載較輕時，往往選擇VFM方式，進一步優化工作狀態，提高電路工作效率，適應多種應用電路。 簡單的外電路：由于芯片集成度很高，功率開關型場效應管、同步整流開關場效應管全部內置，不但提高了性能，而且使應用方便易行，見圖2。 圖2 R1230D的典型應用電路 更小的封裝：面向便攜式的應用，就應盡可能少占空間，R1230D采用SON8封裝，外形尺寸參照圖3，配上必須的外圍元件，很小的PCB面積上(高度取決于所用電感高度)，就能夠組成輸出1.8V，電流達1A的高性能降壓型DC-DC電路。 圖3 R123DD采用SON8封裝的外形尺寸圖 極低壓差的LDO—R1170 在電池供電的設備中，增加運行時間，取決于兩個因素：電路工作效率和電池利用率。采用的LDO如果是線性工作模式，則效率為輸出電壓之比，提高運行時間就依賴于電池的利用率，也就是電池最低的工作電壓。根據線性穩壓原理，穩壓芯片在正常穩壓工作時的輸入電壓等于自身工作所需電壓與輸出電壓之和，要想盡可能減低正常工作時最低輸入電壓，就只能是降低自身工作所需電壓，也就是要求LDO只用很少的電壓就可以正常工作，這不但需要高超的IC設計功底，還應有一流的半導體芯片制造工藝。RICOH發揮兩者之長，使R1170在只需要50m V的電壓下，就能穩定輸出近150m A電流，也就是當需要輸出約3V/300m A電流時，電池最低可以工作到(3.0V+0.1V)，對于一節鋰電池已經基本用盡。R1170在具備低壓差性能同時擁有高達1A以上的電流輸出能力，并由三種封裝供選擇：SOT-89、HSON6、SC84，并具有CE端：可控制開關。 獨具ECO模式的LDO—R1160N RICOH半導體在電源管理芯片領域不斷創新。在傳統ON/OFF工作模式基礎發展出獨具保持輸出電壓的休眠狀態：ECO模式。通常LDO用CE PIN使其處于有穩壓輸出的工作狀態或沒有電壓輸出的關閉狀態。對于R1160N，可用ECO PIN控制芯片進入ECO模式：仍然具備穩壓輸出，而自身功耗只有正常工作時的1/10。在大幅度節能的同時，又可向在節能休眠狀態需要保持一定電壓的電路提供電壓。在PDA中利用此功能，可實現手持設備中的STR功能，即使系統掛起到內存，將當前狀態暫時保存到內存中，內存由R1160N在ECO模式下供電，既有穩壓輸出，又大幅降低功耗。接到指令，迅速進入工作狀態。 R1160N同樣也具有很低壓差，輸出100m A時壓差約0.07V，300mA電流能力，SOT-23封裝。 |
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