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DC/DC轉換器讓您的電力更持久

作者:飛思卡爾半導體 Norman Kwok Wai Chan 時間:2008-11-19 來源:今日電子 收藏

  您是否曾遇到過這樣的情況,非??释蜃詈笠粋€電話,但又知道手機電池可能會在呼叫期間隨時斷電?當您電池的最后一焦耳電能被耗盡時,功耗和效率就將真正呈現出新含義。以一款典型的手機為例,即使沒有用手機打電話,LCD屏幕亮起、顯示時間及正在使用的網絡運營商等任務也會消耗電力。如果它是一款更高級的手機,還可以播放您喜愛的MP3音樂或瀏覽視頻數據。不過,每為手機增加一種功能,實際上也增加了電池的負擔。對于大多數手機設計者來說,能否延長可用電力的使用時間是您的手機在下次充電前能夠持續(xù)多久的關鍵。這意味著電力需要在各種功能模塊間小心謹慎地保護和預算,以最大限度地延長電池壽命和使用。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/89634.htm

  要實現真正的效率,并不僅僅意味著DC-DC轉換器在負載指定的某個操作點可以獲得多高的效率,而是在DC-DC轉換器整個載荷范圍內這種高效率能夠維持多久。一般來說,大部分DC-DC轉換器都指定可以達到的最大效率數字,而且人們也通過選擇一個非常大的數字(如95%),毫不猶豫地選擇一個合適的轉換器。然而,要真正地充分利用這個效率,還需要把轉換器的曲柄轉到可以實現最大功率轉換的操作點上。如果未轉到這個點,就不能達到95%的效率。而且因為這個問題,根據所應用的載荷,有時甚至達不到60%的效率。


圖1 典型效率曲線

  圖1顯示在A點可達到95%的效率,在B點卻只能達到60%甚至更低的效率。對于便攜式消費產品,操作點或負載標尺上的這種差異將非常重要,因為大部分這些電子器件都有多種功能(如播放音樂、拍照或撥打電話),每種功能都要求一個不同的操作點或不同的DC-DC調節(jié)器有效負載。對于那些用戶未調用的功能,DC-DC源的功率負載會非常輕,95%的效率將會銳減為50%甚至更低,因為是在圖1中的B點。

  以智能手機為例,在智能手機中,為AP(應用處理器)IO或核心電壓供電的DC-DC轉換器將在多長時間內把電池內的電力耗盡,這點非常重要。假設您的手機電池在正常使用時(即主要是撥打語音電話)可持續(xù)供電最多2~3天。在這段時間(48~72小時),通常只有一小部分電力用于娛樂活動,如照片的拍攝和瀏覽或者MP3音樂的播放。它意味著在剩余時間,手機不需要AP完成太多任務;可能只是在AP處于待機或休眠模式中用來刷新DDR存儲器。因此,如果AP經常處于這些模式中,它帶給轉換器的負載將在標尺的輕負載一端,即B點。這表示,AP調節(jié)器的功率將永遠以50%甚至更低的功效運行,使它成為電池的一個最大消耗源??梢姡瑑H選擇一個具有高效率規(guī)范的DC-DC調節(jié)器是不夠的。還需要確保調節(jié)器在整個負載范圍內都能提供高效率,尤其在輕負載和滿負載時。


圖2 提高輕載荷時的效率

  針對這一問題,需要創(chuàng)新的解決方案。以飛思卡爾推出的一種全新的DC-DC降壓轉換器為例,它可在輕負載時提供高效率。MC34726/7系列是同步降壓轉換器,可以提供高達300mA或600mA的電流,同時實現90%的高效率。轉換器的效率如圖2所示,它可以在整個負載范圍維持高效率,在接近最高負載時達到頂峰。對于輕負載(B點),效率也能維持在80%以上。該器件利用專用的可調節(jié)Z因子模式(Z-Mode)切換架構,實現了PWM和PFM間平穩(wěn)的轉換,而不會犧牲瞬態(tài)響應、偏壓電流或效率。因此,Z-Mode架構極大地提高了負載電流轉換期間的性能,在提供更好的瞬態(tài)響應的同時,仍在“休眠”Z-Mode中維持輕負載65μA的低偏壓電流。


圖3 典型應用圖

  該器件接受2.7~5.5V的輸入電壓范圍,并能夠在300mA/600mA的持續(xù)負載電流中提供0.8~3.3V的輸出電壓。此外,其2MHz或4MHz的高交換頻率也使得它非常適合空間受限的便攜式器件,如手機、PDA、DSC、PND、GPS、PMP和其他便攜式儀器。圖3顯示的是該器件的一個典型應用。



關鍵詞: DC/DC

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