掌握电源IC特性 可携式电源管理更上手
手机在市场上逐步开展成耗费性产物，替代性适当高，产物生命周期短。若不在最短的时刻内开发最契合消费者需求的产物，则获利必定被紧缩。因而工程师有必要知道各种电源办理IC之优缺陷与运用方法，才能在最短的时刻内发明最大的赢利。
可携式产物的电源通常是以锂电池和镍氢电池为主，其特性如表1。由表1可知，就单位体积或单位分量之蓄电量而言，锂电池优于镍氢电池，因而锂电池便成为可携式电源产物IC的最佳挑选。
而举动电话的功耗大多数来自输出电压为1.1V～3.3V之间的电压，若由镍氢电池的低电压转至高电压，则功率较差。通常是以锂电池的3.3V以上之电压转至3.3V以下之低电压，功率较佳。因而当挑选锂电池之后，欲描绘的变换器大宗仍以降压式变换器为主。而降压式变换器常用的电路架构有三种，分别为低压降压变换器(LDO)、电荷帮浦(Charge pump)、降压变换器(Buck converter)。此外，欲图描绘上的便利，想在同一个电路上得到升压或降压的效果，可挑选单端初级电感变换器(Single-ended Primary Inductor Converter, SEPIC)，以下将对准对各种变换器逐个作引见。
低压降压变换器简略运用
低压降压变换器(Low-Dropout, LDO)电路架构如图1，其操作原理为，当输入电压VI>VO时，藉由晶体管吸收VI和VO的电压差Vdropout=VI-VO，并由回授操控电路操控以供给平稳的输出电压VO。由于晶体管操作于自动区，其效果好像一个可变电阻，即耗费功率为P=I×Vdropout，当电压差Vdropout和电流I愈大，则变换功率愈低。
其特色如下：
(1)简略运用：只须于输入输出端各加一个外部电容即可。
(2)功率低：通常VI=Vout时可达85%，但是VI>Vout时，功率可滑落至25%以下。
(3)无EMI或输出涟波，可配合音频(Audio)电路或射频(Radio)电路运用。
(4)简略发热，温度问题难解。
(5)代价廉价。
常用的低压降压变换器IC如LM317、LM337、Texas Instrument的TPS6110x、TPS6112x、TPS6113x、Linear Technology的LT1963、LTC1705、LT1764、National Semiconductor的LP398X、或MAXIM的MAX886X/887X/888X等都是。(实际上，市场上所运用的零件编号远多于以上所列。)
电荷帮浦电路功率高
电荷帮浦(Charge pump)电路通常又称为切换式电容变换器(Switched capacitor converter)包括二极管或切换开关与电容的切换网络，图2为电荷帮浦(Charge pump) IC之运用电路，IC内部具有两个可控式开关与振荡器，其外部接两个电容C1、C2，此电路亦可由离散组件组成如图3(a)所示，只需一个振荡器，如NE555与一个逻辑非门，如4009UB及两个二极管D1、D2和两个电容C1、C2即可组成简略的电荷帮浦电路。其举措原理如下：
(1)若操控频率为低态时，其非门输出为高态其等效电路如图3(b)所示，此刻D1乃顺向偏压，D2乃逆向偏压，C1的跨压Vc1最高可充电至Vc1 = (Vcc-Vd)的电压量，式中的Vd为二极管的顺向偏压，此刻的电流方向如图上的I所示。
(2)当操控频率为高态时，其非门输出为低态，此刻C1的跨压Vc1的正端适当于接地，如等效电路如图3(c)所示，D1为逆向偏压，而D2为顺向偏压，接受方才的C1跨压，C2最高可充电至-(Vcc-2Vd)电压，其电压对应于接地是负的。
其间C1飞轮电容来回挪动，电荷由输入至输出，而C2储能电容稳住电荷，对输出电压有安稳效果。在此电路，可以操控频率的充电周期来抵达想要的输出。
但是电荷帮浦的电路除应用于降压外，仍可应用于升压，以MAXIM公司出品的IC编号MAX619的电荷帮浦IC为例，如图4所示。
其举措原理如下：
(1)当开关SW1、SW3与SW7、SW5导通(ON)而其它开关翻开(OFF)时，其C1、C2各充电至巨细约为VI的电压。
(2)承上个状况，当开关SW2、SW4、SW6导通而其它开关翻开(OFF)时，前状况所充的约VI巨细的电压和电容C1、C2上的电压串联起来对C4电容充电而得到输出电压VO其最高可充至VI的3倍电压。
MAX619的运用标准则为当输入为1.8V～3.6V的状况时，输出可为5V、20mA，并且输入若大于3V时，输出可为5V、50mA，其耗费功率如下列公式：
Power loss = Iout×[(2或3)VI-VO]
其耗费功率端视扩大后的电压(2或3)VI和VO的差压及输出电流Iout巨细而定，由于电路都是电容组件，此电路的功率会比低压降压变换器(LDO)高得多，并且电路架构不需求电感，且其运用电容可用陶磁电容即可。因而电磁搅扰小，体积及代价上亦较电感低，在可携式电源的描绘傍边占有极重要的人物。
电荷帮浦(Charge pump)电路的特色如下：
(1)简略运用：除输入输出端各加一个电源外，再加一个帮浦电容(C
pump)即可。
(2)相较于LDO，电路功率较高。
(3)低EMI或输出涟波。
(4)输出电源的瓦数和VI/ Vout电压比值受限。
(5)代价中等。
除此之外，常用的电荷帮浦(Charge pump)电路IC如Texas Instrument的TPS601XX～TPS603XX、Linear Technology的LTC1682、LTC1516/17或MAXIM的MAX1570/1595/1912/1916和ON semiconductor的NCP5603等都是。
降压式变换器适用于高输出电流描绘
降压式变换器(Buck converter)的电路架构如图5(a)所示，其举措原理如下：
(1)当Q1导通，Q2截止时，输出电压VI经Q1对电感充电并供给电压至VO，电流方向如细虚线所示，此刻电感电压VL= VI - VO，电流线往上升，如图5(b)波形图DT的区间，其间0
(2)当Q1截止，Q2导通时，电感的电压反向，对电容C及负载RL作放电，电流方向如粗虚线所示。此刻电感的电压为VL=-VO，其电流线性往降低，如图5(b)波形图(1-D)T的区间。当完结一个周期时刻后，再回到状况(1)，循环往复的举措，由于电感电压伏特─秒平衡的联系，图5(b)波形所示之电感电压波形上半部，面积适当于下半部的面积，故输出与输入之电压联系推导如下：
(VI -VO)DT=VO(1-D)T
VI DT-VODT=VOT-VODT
(具体图表请见新电子233期8月号)由于周期0
(3)功率最高，温度问题简略处理。(4)高EMI或输出涟波，在电路板规划(Lay out)时要多注重。(5)合适操作于输收支电压差较大的状况(高Vout/ VI)。(6)适用于高输出电流的场合。
常用的降压式变换器(Buck converter)电路IC如Texas Instrument的TPS43000、TPS40021、Linear Technology的LTC3404、LTC3713、LT1576或MAXIM的MAX1970、MAX5073等都是。
单端初级电感变换器电路
适用于升压与降压
单端初级电感变换器SEPIC(Single-ended Primary Industry Converter)电路其架构较为杂乱，如图6所示，在此假定电感在晶体管Q导通或截止时，都处于伏特─秒平衡的状况，则电感的平均值电压VL1，mean和VL2，mean为0，可知调配在电路中心的电容C左端经L1触摸VI，右端经L2至接地，电容C的电压平均值为VC，mean=VI- VL1，mean-VL2，mean =VI。
令T为晶体管Q之切换周期，D为晶体管Q导通的职责周期，调查电感L1的伏特─秒平衡联系可得下式：
DTVI= (1-D)T(Vout+Vd+Vc,mean-VI) = (1-D)T(Vout+Vd)则当1>D>0.5时，而0.5>D>0时，< 1，可知SEPIC电路可以作升压，亦可作降压的效果，由于锂电池的作业电压规模为4.2V～2.7V，当电池输出电压低于3.3V时，欲持续运用此残存的10%电量，甚至VI为2.7V，则SEPIC变换器可以藉由作业周期D的改动输出安稳的3.3V的电压，对可携式电源而言是适当便利的电源运用方法。
此电路的特色如下：
(1)不易运用：需较电荷帮浦(Charge pump)电路多加两个电感、一个电容和晶体管与二极管各一个。
(2)功率高，但较降压式变换器低。
(3)高EMI及输出涟波，在电路板规划时要注重。
(4)可做升压与降压运用。
(5)可应用于高输出电流的场合。(6)代价最高，由于需求调配的组件数较多所形成的。表面上看来，此电路可使电池的供电时刻添加，但现实并非如此。依据表2，对准600mAh的电池所作的陈述来看，尽管降压式变换电路无法引用到电池电压为3.3V～2.7V的区间，但是由于降压式变换电路的功率较高的缘由，形成电池的寿数周期是简直一样的。因而市场上的结合性电源办理组件仍以降压式变换器和LDO为干流。结合电源办理导入第三代智能型手机第三代智能型手机方块图如图7所示，其间，射频单元的电压操控振荡器(VCO)与锁相回路(PLL)需求低噪声和高电源与噪声的拒斥比，并加以保证传输效能，因而有必要用LDO，并且DSP和中央处理器之中心电压，可以高功率之降压式变换器履行之。此外，屏幕背光照明所用的白光二极管，可以电荷帮浦电路或降压式变换器得到，但运用切换式的降压变换器要注重到其切换频率与二次和三次谐波，都保持在接收机的中频频带之外，不然易发生搅扰。以此种多组而杂乱的电源输出为了思考到低成本、小体积与削减描绘时刻的思考，通常会将多组的电源结合在一起，这些零件具有非常大的便利性，由于它思考到通常智能型手机所需求的各组与各品种的电源调配，并组合成一个结合性的芯片，但其缺陷是一旦运用后，则被替代性不高，当缺料时，会是一大问题。本文对准一切可携式电源办理IC的电路作业方法及优缺陷作浅显易懂的讨论，让运用的工程师，在形形色色的DC对DC变换器中，可以找到本人所需求的电路架构，并且看到任何IC，都可以当即反应到其举措原理，并敏捷的决议零件的标准，关于想要知道电源变换器的初学者与内行来说，都是很好的参阅数据。
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