高耗电移动设备的发展

1 用作前置稳压器的降压-升压转换器

降压-升压转换器可在提高系统整体效率和延长电池续航时间方面发挥重要作用。例如，它们在用作PMIC低压差稳压器(LDO)的前置稳压器方面就十分成功。移动系统PMIC可使用多达30个专用于子系统(如蓝牙、SD内存和RF收发器)的LDO，其输出电压范围为1.2V - 3.3V。通常用于这些系统的锂离子电池可具有从4.35V到低至2.5V(在动态线路和负载瞬变情况下)的电压范围，尽管电池电压大多数时间维持在3.7V。

问题是，大LDO压差会造成过量效率损失，且线电压扰动可能导致这些下游子系统的瞬时欠压问题。这个问题可通过提供稳定的输出电压(如3.3V)来解决，这也让LDO系统设计更容易，因为更容易预测系统在频繁瞬变条件下的运行状态。但关键改进是来自所有LDO的余量电压和压差的减小。事实上，效率优势会相当可观。热预算也因为PMIC的功耗降低(这会降低管芯温度和PMIC器件内所有功率MOSFET导通电阻)而受益。

如图1所示，给PMIC LDO供电的方法有两种：用电池直接供电，或通过降压-升压转换器供电。

Intersil的工程师进行了一次实验，来比较两种方法对电池续航时间的影响。实验安排模拟了常见的应用情况，如通过Wi-Fi传递的视频流和对SD内存卡的读/写操作。在此情形下，实验发现使用降压-升压稳压器的方法可使电池续航时间延长8%以上。图2显示了在同一个负载下分别使用电池直接给LDO供电和通过降压升压转换器再给LDO供电的两种情况下的电池放电曲线。

2 降低无负载静态电流

除了正常工作期间的能量节省，如图3所示，开关转换器还能从实验中使用的ISL91106降压-升压转换器集成的低功耗旁路模式获益良多。在低功耗旁路模式下，转换器的输出直接连接至输入。该特性可帮助使转换器的无负载静态电流降低多达98%，同时维持下游子系统(如PMIC、SoC、音频、显示屏、摄像头和接口外设)的睡眠模式或“keep-alive”功能。

这一由逻辑方法控制实现的旁路功能可向系统工程师提供传统开关转换器无法提供的灵活性。一旦该旁路功能被禁用，转换器就能回到良好的稳定输出电压。

诸如ISL91106和ISL91107等下一代降压-升压转换器采用可提供高达96%效率的H桥架构，解决方案总尺寸小于20 mm2，同时在使用典型锂离子/锂聚合物电池的情况下，仍然可以提供高达9W的输出功率。