針對負載點消費類電子設(shè)備的電源管理方案

　　縮小外部組件尺寸并減少其數(shù)量

　　近年來，將兩個輸出電壓轉(zhuǎn)換為異相的技術(shù)得到廣泛青睞。實現(xiàn)兩個獨立電壓穩(wěn)壓器在一個系統(tǒng)中的運行可以共享一個輸入電容，并以單個轉(zhuǎn)換器頻率2倍的比例吸收(draw)紋波電流。當(dāng)以180°的相位差運行這兩個電壓穩(wěn)壓器時，總RMS輸入電流被降低了，從而減少了所需輸入電容的數(shù)量。在此情況下，振蕩器頻率也實現(xiàn)了內(nèi)部穩(wěn)定(該頻率是轉(zhuǎn)換頻率的2倍)。這兩個輸出端在內(nèi)部實現(xiàn)了交互轉(zhuǎn)換周期運行(即以180°的相位差運行)。該技術(shù)減少了大體積電容的數(shù)量，因此降低了系統(tǒng)成本。此外，通過消除兩個轉(zhuǎn)換器之間的拍頻(beatfrequency)，同步技術(shù)還減少了EMI。

　　DC／DC轉(zhuǎn)換器可以用來實施反饋網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)部或外部補償。外部補償提供了選擇各種電感與電容組合的靈活性，但是對于那些不擅長模擬設(shè)計的數(shù)字設(shè)計師來說，控制環(huán)路補償與穩(wěn)定性判斷標準無疑是非常麻煩的。在此方法中，首先是要選擇LC濾波器，然后再決定補償網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部補償不但簡化了設(shè)計，而且減少了外部組件的數(shù)量，但是設(shè)計師必須在一定的LC組件范圍內(nèi)進行選擇。因此，必須選擇適當(dāng)?shù)腖C濾波器，以保持穩(wěn)定性。為了降低設(shè)計和生產(chǎn)成本，該轉(zhuǎn)換器集成了補償組件。這樣就可以在提供選擇電感和輸出電容值靈活性的同時，減少組件的總數(shù)量。

　　使用高阻抗鋁電容或低阻抗陶瓷輸出大電容

　　由于成本較低，鋁電解質(zhì)電容在消費類電子領(lǐng)域非常受歡迎。鋁電解質(zhì)電容具有相對較高的等效串聯(lián)電阻(ESR)，其阻值隨著溫度的改變會發(fā)生很大的變化，但是可提供大電容。為了降低總ESR(隨之而來的是降低輸出紋波電壓)，必須將若干個鋁電解質(zhì)電容并聯(lián)起來，這樣會占用較多的空間。而相對較小的陶瓷電容則可以和鋁電容并聯(lián)，以降低紋波電壓。無論采用哪種方法，都必須對功率級進行適當(dāng)?shù)难a償。有了內(nèi)部補償組件的幫助，如果在輸出濾波器中采用了一個高ESR電容，那么在環(huán)路響應(yīng)中就會引入一個零點，這樣會導(dǎo)致環(huán)路的不穩(wěn)定。通過引入一個極點(該極點的單個小型陶瓷電容與較低的分壓電阻并聯(lián))，該零點可以被輕松地去除。

　　最新的陶瓷電容技術(shù)已將電容值大大提高，并降低了成本。低ESR陶瓷電容將被用于較高的轉(zhuǎn)換頻率，并且是鋁電解質(zhì)電容的替代解決方案。在使用具有內(nèi)部補償器件的低ESR陶瓷電容時，需要在反饋網(wǎng)絡(luò)中添加一個零點以減小交叉頻率(crossover frcquency)處的增益斜坡，并提供一個相位升壓?？梢酝ㄟ^將一個小型電容與上面的分壓電阻井聯(lián)來添加一個零點。

　　結(jié)語

　　元器件集成度的提高使數(shù)字設(shè)計師可以專注于主要工作，而將更多的設(shè)計任務(wù)留給電源芯片廠商。通過在一個芯片上集成多個轉(zhuǎn)換器、集成排序方案并使用低成本濾波器，DC／DC轉(zhuǎn)換器廠商實現(xiàn)了多種功能的集成，從而降低了成本和復(fù)雜度。