電源和電源管理的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

Tony Armstrong

產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理

電源產(chǎn)品部

tarmstrong@linear.com

凌特公司

（2005年4月29日）

 
　　問(wèn)題一：電源/電源管理的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有哪些？

　　答：數(shù)字IC越來(lái)越多地采用深亞微米CMOS晶圓制造工藝，這使CPU和DSP內(nèi)核電壓降至1V以下。這將需要一類(lèi)新型功率轉(zhuǎn)換IC，這種IC必須接受低電壓輸入并提供遠(yuǎn)低于1V的輸出電壓，并且具有合理的輸出電流、高轉(zhuǎn)換效率、低噪聲以及外形扁平和占板面積緊湊的特點(diǎn)。顯然，在許多手持式應(yīng)用中，存在著一種向低Vin和非常低壓差（VLDO）發(fā)展的趨勢(shì)。隨著DSP內(nèi)核電壓向1V以下推進(jìn)勢(shì)頭的愈演愈烈，從一個(gè)低電源軌來(lái)供電的需求變得非常引人注目。例如，采用一個(gè)VLDO來(lái)實(shí)現(xiàn)1.8V至1.5V轉(zhuǎn)換的效率高達(dá)83.3%！

　　同時(shí)，功能豐富的新型電池供電型手持式設(shè)備的一個(gè)日漸凸顯的重要發(fā)展趨勢(shì)是采用開(kāi)關(guān)電源來(lái)取代線性穩(wěn)壓器，旨在延長(zhǎng)電池的使用壽命。但這又會(huì)引發(fā)其他的設(shè)計(jì)問(wèn)題，原因是許多手持式設(shè)備都具有對(duì)噪聲敏感的板載無(wú)線電電路以及敏感的板載RF接收器。噪聲發(fā)生器（開(kāi)關(guān)電源）與對(duì)噪聲敏感的電路的這種組合將形成潛在的干擾。

　　傳統(tǒng)的解決方案一直是使噪聲發(fā)生電路遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的電路。但在如今的手持式設(shè)備（例如智能型電話）中，由于內(nèi)部布局已經(jīng)非常緊湊，所以這種做法已不再可行。而求助于屏蔽法則會(huì)因?yàn)槌杀竞统叽绶矫娴脑蚨兊貌磺袑?shí)際。傳統(tǒng)型開(kāi)關(guān)電源采取的是將噪聲能量集中于窄帶諧波之中。不過(guò)，如果這些諧波當(dāng)中的一個(gè)恰巧與某一敏感頻率（例如接收器的中頻通帶）重合，則很有可能產(chǎn)生干擾。這一發(fā)展趨勢(shì)迫使IC制造商不得不設(shè)計(jì)在輸入和輸出端均具有低噪聲、且電磁干擾（EMI）輻射很低的產(chǎn)品。

　　問(wèn)題二：貴公司提供了哪些類(lèi)型的新產(chǎn)品/技術(shù)？其應(yīng)用領(lǐng)域是什么？

　　答：一種擁有成功使用經(jīng)驗(yàn)的降噪技術(shù)是使DC/DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生顫動(dòng)。這種方法及其最終的擴(kuò)頻操作使得能夠利用一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)（PRN）序列來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制，以消除窄帶諧波。凌特的LTC3251便是實(shí)現(xiàn)了片上擴(kuò)頻的一款I(lǐng)C實(shí)例。LTC3251是一款500mA、高效、低噪聲、無(wú)電感器降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。LTC3251的擴(kuò)頻振蕩器是專(zhuān)為生成一個(gè)在逐個(gè)周期之間具有隨機(jī)時(shí)間間隔（但固定于1MHz和1.6MHz之間）的時(shí)鐘脈沖而設(shè)計(jì)的。這樣做的好處是可以把開(kāi)關(guān)噪聲散布于眾多的頻率之上。

　　凌特公司于2005年推出多款采用片上擴(kuò)頻技術(shù)的新產(chǎn)品。近期面市和具有該功能的部分產(chǎn)品包括LTC3252、LTC3445、LTC3736-1和LTC3808。

　　現(xiàn)在，讓我們研究一下線性穩(wěn)壓器。我們正在目睹的一個(gè)最大的變化就是非常低壓差穩(wěn)壓器（即VLDO）的出現(xiàn)。它們可被定義為具有低至1V輸入電壓且在100mA輸出電流條件下的典型壓降小于200mV的線性穩(wěn)壓器。除了這些特征之外，LDO還在進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，以提供更加優(yōu)良的噪聲性能、采用更小的封裝并實(shí)現(xiàn)卓越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。凌特已經(jīng)開(kāi)始在此領(lǐng)域推出產(chǎn)品，LT3020非常低壓差穩(wěn)壓器（VLDOTM）便是其中之一。LT3020能夠接受0.9V～10V的輸入電壓，并提供100mA的輸出電流和低至0.2V的壓降。

　　LTC1844是一款150mA、微功率、低噪聲、VLDO線性穩(wěn)壓器。它具有一個(gè)1.6V至6.5V的寬輸入電壓范圍。可進(jìn)行非常低壓差操作（30mV/50mA和90mV/150mA）。電源電流僅為35μA，即使在壓降條件下也不例外。10Hz～100kHz頻率范圍內(nèi)的噪聲僅為30μVrms，并在整個(gè)溫度、電壓和電流范圍內(nèi)具有1.75% 的電壓準(zhǔn)確度。

　　LT3023是一款采用3mm