面向新式 uP 的高性能、高集成度电源 IC :打入工业和医疗市场

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        飞思卡尔、迈威尔、ARM 和其它半导体厂商设计的高电源效率微处理器 (uP/CPU) 系列在日益扩充,目的是为多种无线、嵌入式和网络应用提供低功耗和高性能的处理能力。这些微处理器产品开始时的设计意图是帮助消费电子产品 OEM 开发电池寿命更长、体积更小和更经济实惠的便携式手持设备,同时提供增强的处理性能,以运行功能丰富的多媒体消费类应用。

        要实现更高的处理能力同时又不提高系统功耗,需要在电流日益提高的同时以更低的电压工作。或者由于应用的需要,或者由于工艺技术的线宽,便携式和嵌入式系统都含有各种为以不同电压工作而优化的组件。最终结果是,采用最新“便携式”处理器的系统需要大量大电流、低压轨,典型情况为 1.8V 或更低。除了无数的低压轨,这些应用中很多还需要 3V 或 3.3V 电压轨,以给大型便携式硬盘驱动器、存储器、面向外部逻辑电路的 I/O 电源等供电。在嵌入式应用中,视电流需求的不同而不同,所有直接连接到处理器的电源电压都可以由高效率降压型 DC/DC 或 LDO 产生。

        近来,这种同时要求高电源效率和高处理性能的需求也已经扩展到了工业和医疗便携式应用。作为最新和功能丰富的高端消费类便携式设备,手持式数据收集设备、坚固耐用的库存控制和跟踪设备、便携式气体检测仪、血液分析仪、便携式 EKG 设备以及其它便携式医疗设备,都需要类似甚至更高的电源效率和处理能力。此外,这些设备必须坚固耐用、可靠和足够轻,这样才能被看成是“便携” 的。不过,在所有情况下,不管是什么应用,要正确控制和监视微处理器的电源系统,并确保用这些处理器可能实现的所有效率优势,必需有一个高度专业的、高性能电源管理伴随 IC。

       就便携式应用而言,主电源一般是大型单节锂离子/聚合物电池,该电源可能提供高于或低于产品中 3.3V 系统电源的电压。诸如手持式终端、条码扫描仪、RFID 阅读器等应用需要一个降压-升压型电源以产生 3.3V 轨。不管这类“便携式”处理器系统是否是电池供电的,伴随它们而来的其它复杂性包括:需要以特定顺序对所有电源的接通和断开排序;视系统处理需求的不同而不同,要能够动态地调高和调低电源电压。就系统设计师而言,满足所有微处理器和有关应用的电源需求的单个集成式解决方案极其有利。要在多种应用中满足这些需求,就需要一个高度灵活的、可编程和高效率的多输出电源解决方案。

    降压-升压功能的设计挑战

        今天功能丰富的新式电子系统大多数仍然需要 +3V 范围内的电压轨,例如,给汽车信息娱乐系统中的 I/O 或者外部设备轨供电。在电源管理 IC (PMIC) 中集成同步降压-升压开关功能后,允许跨 2.7V 至 5.5V 的整个输入电压范围以高效率实现 3.3V 调节,从而产生更高的工作裕度。不过,以降压-升压设计实现高效率比简单的降压型 DC-DC 转换器挑战性高得多,尤其是,如果要求低噪声和良好的负载阶跃瞬态响应时,更是这样。

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