便携产品电源芯片的应用技术

2.5V能自动切换降升压功能的Buck-Boost开关式DC/DC升降压稳压器。当输入与输出的电压差较高时，开关稳压器避开了所有线性稳压器的效率问题。它通过使用低电阻开关和磁存储单元实现了高达96%的效率，因此极大地降低了转换过程中的功率损失。

图4：APS1046应用于0.8-1.8"微硬盘供电。

Buck开关式DC/DC降压稳压器是一种采用恒定频率、电流模式降压架构，内置主(P沟道MOSFET)和同步(N沟道MOSFET)开关。PWM控制的振荡器频率决定了它的工作效率和使用成本。选用开关频率高的DC/DC可以极大地缩小外部电感器和电容器的尺寸和容量，如超过2MHz的高开关频率。开关稳压器的缺点较小，通常可以用好的设计技术来克服。但是电感器的频率外泄干扰较难避免，设计应用时对其EMI辐射需要考虑。

图2给出了Buck开关式DC/DC应用线路设计，需要注图中粗线的部分：粗线是大电流的通道；选用MuRata、Tayo-Yuden、TDK&AVX品质优良、低ESR的X7R & X5R陶瓷电容器；在应用环境温度高，或低供电电压和高占空比条件下(如降压)工作，要考虑器件的降温和散热。必须注意：SW vs. L1距离<4mm；Cout vs. L1距离<4mm；SW、Vin、Vout、GND的线必须粗短。

要得到一个运作稳定和低噪音的高频开关稳压器，需要小心安排PCB板的布局结构，所有的器件必需靠近DC/DC，可以把PCB板按功能分成几块，如图3所示。1. 保持通路在Vin、Vout之间，Cin、Cout接地很短，以降低噪音和干扰；2. R1、R2和CF的反馈成份必须保持靠近VFB反馈脚，以防噪音；3. 大面积地直接联接2脚和Cin、Cout的负端。

DC/DC应用举例：1. APS1006为MCU/DSP核(Core)供电；2. APS1006应用于电子矿灯(图3)；3. APS1046应用于0.8-1.8"微硬盘供电(图4)；4. APS1006、APS4070应用于智能手机(图5)。

电荷泵及其应用技巧

图5：APS1006、APS4070在智能手机上的应用

电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容(1μF)，使空间占用最小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻(ESR)和内部开关晶体管的RDS(ON)。

电荷泵转换器不使用电感，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它输出电压是工厂生产时精密予置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看，它实际上是一个片上系统。

电荷泵是一种无幅射的有效升压器件，它不使用电感器而使用电容器作为储能器件。在设计应用时需要注意电容器的容量和材质对输出纹波的影响。外部电容器的容量关系到输出纹波，在固定的工作频率下，太小的电容容量，将使输出纹波增大。输出纹波大小与电容器材料介质有关，外部电容器的材料类型关系到输出纹波。同一电荷泵，使用相同的容量和尺寸而不同材料类型的电容器，输出纹波的结果。在工作频率固定，电容器容量相同的情况下，优良的材料介质，将有效地降低纹波。选用低ESR的X7R & X5R陶瓷电容器是一种比较好的选择。

LCD Module(LCM)是目前CP、MP3/MP4、PMP需求量较大的产品，在有限的PCB面积上，需要按装LCD屏、数码相机的镜头和闪光灯、音频DAC等器件，因此它需要封装很小的多芯片组合的电源模块(MCM)，以减小电源IC所占PCB的面积，而手机产品又要求这些电源IC对RF几乎无干扰。

图6：锂电池保护电路。

电池充电管理芯片和锂电池保护IC

锂电池充电IC是一个片上系统(SoC)，它由读取使能微控制器、2倍涓流充电控制器、电流环误差放大器、电压环误差放大器、电压比较器、温度感测比较器、环路选择和多工驱动器、充电状态逻辑控制器、状态发生器、多工器、LED信号发生器、MOSFET、基准电压、电源开机复位、欠电压锁定、过流/短路保护等十多个不同功能的IC整合在一个晶元上。它是一个高度集成、智能化芯片。锂电智能充电过程：涓流充-->恒流充-->恒压充-->电压检测，因此电路设计的关键是要做到：充分保护、充分充电、自动监测、自动控制。

锂电池保护电路是封装在锂电池包内的，它由一颗锂电池保护IC和二颗MOSFET组成。在图6中，OD代表过放电控制；OC代表过充电控制；P+、P-接充电器；B+、B-接锂电池。锂电池保护电路简单工作原理如下：正常装态M1、M2均导通；过充电时M2 OC脚由高电位转至低电位，电闸关闭，截止充电，实现过充电保护；充电电流方向P+-->P-；过放电时M1 OD脚由高电位转至低电位，电闸关闭，截止充放电，实现过放电保护；放电电流方向P- --> 锂电池保护电路是封装在锂电池包内的，它由一颗锂电池保护IC和二颗MOSFET组成。在图6中，OD代表过放电控制；OC代表过充电控制；P+、P-接充电器；B+、B-接锂电池。锂电池保护