3G手機(jī)中的電源管理趨勢(04-100)

　　噪聲干擾

　　線性穩(wěn)壓器與傳統(tǒng)開關(guān)穩(wěn)壓器之間的折衷是充電泵。采用充電泵時(shí)，外部儲能組件是電容器而不是電感。不用電感器可減少任何可能對敏感的射頻電路或藍(lán)牙芯片組所造成的電磁干擾，但它亦具有輸入與輸出電壓之比及限制的輸出電流能力之缺點(diǎn)。

　　防止噪聲干擾的傳統(tǒng)方法是讓噪聲產(chǎn)生電路遠(yuǎn)離噪聲敏感電路。但在最先進(jìn)的3G手機(jī)中，所有部件都如此密集以至于不存在這種可能性。且由于成本及尺寸原因，采取屏蔽措施又不現(xiàn)實(shí)。采用開關(guān)穩(wěn)壓器的其中一個(gè)代價(jià)是有可能產(chǎn)生諧波噪聲。

　　但已成功使用的一項(xiàng)技術(shù)是使DC/DC轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)時(shí)鐘偽隨機(jī)抖動。這種方法及其所實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展頻譜運(yùn)作使開關(guān)頻率受一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)(PRN)序列調(diào)制，以減少窄帶諧波。這其實(shí)是將噪聲“分散” 到整個(gè)頻率范圍上，而不是只集中在分別的諧波上。由于擴(kuò)頻噪聲的峰值幅度要低許多，故可極大地降低干擾。盡管這種方法在過去已成功地用分立組件實(shí)現(xiàn)，但工藝改進(jìn)現(xiàn)已允許將擴(kuò)頻技術(shù)包含到 “更新的”DC/DC轉(zhuǎn)換器中，從而可節(jié)省極大的空間。

　　采用擴(kuò)展頻譜技術(shù)的單IC低噪聲方法

　　為了更好地了解在芯片上如何實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻工作，參見圖2所示框圖。圖2的雙相開關(guān)電容器充電泵被用來將輸入電壓降至一個(gè)已穩(wěn)壓的輸出。調(diào)整是通過一個(gè)外部電阻分壓器來檢測輸出電壓，并根據(jù)誤差信號來調(diào)制充電泵輸出電流而完成。雙相非重疊時(shí)鐘激勵兩個(gè)充電泵，兩個(gè)充電泵異相并行工作。在時(shí)鐘第一相位上，電流從VIN通過外部浮動電容器1至經(jīng)過充電泵1的開關(guān)流向VOUT。在第一相位不僅為VOUT提供電流，而且也向浮動電容器充電。在時(shí)鐘第二相位，浮動電容器1從VOUT連至地，并在時(shí)鐘第一相位期間通過充電泵1的開關(guān)將儲存電荷傳向VOUT。充電泵2以同樣的方式工作，但時(shí)鐘相位相反。這種雙相位架構(gòu)通過從VIN至VOUT的恒定電荷轉(zhuǎn)移來獲得極低的輸出和輸入噪聲。

　　利用這種開關(guān)方法，僅有一半的輸出電流是從VIN提供，因此與傳統(tǒng)低壓差穩(wěn)壓器相比，效率可提高50%。根據(jù)一個(gè)變化的偽隨機(jī)數(shù)來以周期接周期地調(diào)制振蕩器頻率可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻工作。只需對工作頻率進(jìn)行幾個(gè)百分比的調(diào)制即可顯著降低峰值及諧波噪聲。