正確選擇電源的IC(07-100)

　　首先，我們要檢查各電源軌的功率要求，以確定應(yīng)采用何種DC/DC轉(zhuǎn)換器(如感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、線性調(diào)節(jié)器或充電泵)。

　　通常情況下，感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是獲取最高效率的最佳選擇。而感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路需要一個(gè)轉(zhuǎn)換組件、一個(gè)整流器、一個(gè)電感器以及若干輸入和輸出電容器。在很多應(yīng)用中，可通過(guò)選用IC轉(zhuǎn)換組件和整流器均可實(shí)現(xiàn)器件的高度集成以此來(lái)縮小解決方案的尺寸。而且，上述電路的效率通常介于80%至96%之間，具體數(shù)值要視負(fù)載情況而定。由于電感器的尺寸所致，因此開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器通常需要更大的空間，而且其價(jià)格一般也比較昂貴。另外，由于轉(zhuǎn)換的存在，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器也會(huì)從電感器和輸出端的噪聲中產(chǎn)生電磁干擾(EMI)輻射。

　　低壓降線性調(diào)節(jié)器(LDO)通過(guò)降低旁路組件兩端的輸入電壓來(lái)降低直流電壓。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于只需配置三種部件(旁路組件、輸入/輸出電容器)。 通常來(lái)說(shuō)，LDO比較便宜，而且產(chǎn)生的噪聲比感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)低得多。由于該器件的輸入電流和負(fù)載電流相同，因此采用該解決方案的效率等同于輸出/輸入電壓的比值。然而，該方案的不足之處就是當(dāng)輸入/輸出電壓的比值較大時(shí)，則其效率較低。而且，所有的功率都被旁路組件消耗掉了，這也就是說(shuō)，對(duì)于輸入/輸出差額懸殊的大電流應(yīng)用而言，LDO并非是上佳之選。因?yàn)樵诖蠊β实膽?yīng)用中，需要配置散熱裝置，所以這將增大解決方案的尺寸。

　　充電泵通過(guò)采用“快速”電容器(作為存儲(chǔ)組件)來(lái)提高/降低直流電壓或改變其極性，同時(shí)采用內(nèi)部開(kāi)關(guān)來(lái)連接電容器，使其能夠進(jìn)行所需的DC/DC轉(zhuǎn)換。一般而言，充電泵要比感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的成本低，而且不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。但是，充電泵的輸出紋波通常比感應(yīng)式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)大，充電泵在輸出功率方面也受到限制。同時(shí)，其瞬態(tài)響應(yīng)受到快速電容器充電速率的限制。另外，在輸入電壓和輸出電壓相當(dāng)?shù)膽?yīng)用中，充電泵的效率通常相當(dāng)?shù)?。于是，為了進(jìn)一步減小解決方案的尺寸，有許多多輸出IC可供選擇。這些IC通常包括集成的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，同時(shí)至少要求配置有外部組件。而且，單就這些IC而言，其成本或許更為昂貴。但是，通過(guò)減少生產(chǎn)過(guò)程中必須安裝到位的外部組件數(shù)量所獲得的收益，往往會(huì)抵消前期付出的高昂成本。

　　采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呢？

　　在如圖1所示的實(shí)際應(yīng)用中，由于空間的限制，所以LDO將成為我們的首選。然而，由于功耗和效率的限制，實(shí)際情況并非總是如此。就拿5V、2A的電源軌來(lái)說(shuō)吧，顯而易見(jiàn)，需要選用一個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，一個(gè)LDO的功耗為14W，功耗顯然過(guò)高。然而，對(duì)這種電源軌而言，感應(yīng)式降壓轉(zhuǎn)換器將是最佳選擇。

　　接下來(lái)，我們將對(duì)電池充電器進(jìn)行分析。該電池通過(guò)5V的電源軌完成充電。我們采用的是充電電壓為4.2V的單體鋰離子電池。但是，由于實(shí)際應(yīng)用中空間的局限性，因此，線性充電器將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。因?yàn)橹挥挟?dāng)12V電源適配器正常工作時(shí)，電池充電器才能起作用，因此，其對(duì)充電效率的考慮并不多。然而，當(dāng)所選擇的電池峰值充電電流深度放電后，電壓降至3V時(shí)，必須引起足夠的重視，并限制電池充電器的散熱。
　　·對(duì)于1.5V 的電源軌來(lái)說(shuō)，選用開(kāi)關(guān)降壓轉(zhuǎn)換器和LDO都行得通。但是，如果選用后者，效率將維持在25%左右的范圍，而且需要100mA的輸入電流。如果替換為降壓轉(zhuǎn)換器，效率將超過(guò)90%，而且需要的輸入電流僅為30mA。另外，有許多外形非常小巧的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器解決方案，而這些解決方案能夠提供所需的輸出功率。因此，LDO電路的大小是不可估量的。為了最大程度的延長(zhǎng)電池的使用壽命，降壓轉(zhuǎn)換器當(dāng)屬理想之選。

　　·對(duì)于2.5V的電源軌而言，上述兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可以發(fā)揮作用。由于需要的電流小、輸入/輸出差值較低，所以LDO堪稱最小封裝器件的上佳選擇。

　　·對(duì)于1.25V的電源軌而言，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器為最佳之選。由于所要求的負(fù)載高(300mA)、輸入/輸出差值大，所以LDO的功耗將非常大，而且效率極低。

　　·對(duì)于1.65V的電源軌而言，上述兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都行之有效。通過(guò)采用與1.5V電源軌相同的邏輯分析方法，我們得出了這樣一個(gè)結(jié)論—選用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器。但是，之后探討的其他因素表明，應(yīng)選用LDO。

　　·對(duì)于圖1底部的3.3V電源軌而言，由于要求輸出電流大，因此，選用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器當(dāng)屬上佳之選。