应用处理器电源设计

电流能力为 30mA，LDO3 的电源电流仅为 10uA，其将来自于处于睡眠模式下的电池的电流保持尽可能的校

一般而言，宽范围输出电流的高效率是许多电池供电应用的关键。因此，所有设备要进行优化，以用于低静态电源电流，即未向输出提供任何电流但却仍然维持输出电压的芯片所需要的电流。对于那些长期在待机模式下工作的应用而言，这一参数至关重要。低静态电源电流不仅延长了待机时间（在应用不需要任何电源电流的情况下），而且在提到极低 DC/DC 转换器输出电流条件下的效率时这也是一个重要的参数。

DC/DC 转换器（例如：降压转换器）的效率受到三个因素的影响。在高输出电流条件下，效率主要由内部电源开关电阻决定，因此低电阻在该工作范围内非常重要。在降压转换器中，工作在固定频率脉宽调制模式 (PWM) 下时，占空比取决于输入－输出电压比。对低输出电压而言，同高侧开关 (PMOS) 相比，内部低侧开关 (NMOS) 的开启时间更长，而对于高输出电压而言，高侧开关在大多数时间内均被开启。因此，适应这种尺寸以及其面向转换器输出电压开关的电阻是非常具有意义的。当然，假设条件是输入电压对于所有转换器而言（通常为一节锂离子电池或来自墙上电源适配器的一个固定电压）都相同。

对于 10mA 到 200mA 范围的输出电流而言，开关电阻不再是出现损耗的主要原因。取而代之的是电源开关栅极电荷和电感损耗决定了效率的高低。使开关频率适应输出电流是在该工作范围（被称为"脉冲频率调制" (PFM)）内保持高效率的关键技术。PFM 只向输出提供恒定能量。这就带来高输出电流下的高开关频率，以及低输出电流下的低开关频率和随之而来的低开关损耗。在转换器极低输出电流条件下，由静态电源电流引起的持续损耗决定了上述效率的高低。所有 TPS65024x 系列产品均是以这种最小化损耗的方法来设计，从而带来宽电压和电流范围的最佳效率。表 1 是对 TPS5024x 系列产品的纵览，图 3 则显示了其结构图。

表1 TPS65024x 的选项

图 3 TPS650240 结构图

图 3 中所显示的这种器件专门优化用于三星公司的应用处理器，这种处理器在低功耗模式下需要一个 1.0V 的内核电压，在正常工作模式下则需要一个 1.3V 的内核电压。为了最小化外部组件使用数量，降压转换器 1 拥有一个 3.3V 的固定电压，或一个用于 I/O 电压的 2.8V 输出。转换器 2 提供了 2.5V 或 1.8V 的存储器电压。转换器 3 的输出电压可以在 1.0V 和 1.3V 之间进行切换，其取决于被称为 DEFDCDC3 的数字输入状态。因此，无需外部组件来为降压转换器 1 和 2 设置电压。为了保持灵活性，可以连接一个外部电压分配器来在 0.6V至输入电压 (Vbat) 范围内设置转换器 1 和转换器 2 的输出电压。图 4 显示了设置转换器 1 和转换器 2 输出电压的一些选项。

图4 设置转换器1 和转换器2 上的输出电压

三个 LDO 中的两个均具有一个单独输入电压引脚，从而使它们可以在 1.5V 到 6.5V 的范围内由任何输入电压来供电。LDO3 由输入电压引脚 Vcc 内部供电。另外，它还具有一个电压比较器，其可以被用于探测电池电压是否降至某一阈值以下，并向应用处理器发出告警。