便携产品电源芯片的设计技巧
来源： 作者： 发布时间：2015-05-18 09:05:21 浏览量：开关式DC/DC升降压稳压器
开关式DC/DC升降压稳压器按其功能分成Buck开关式DC/DC降压稳压器、Boost开关式DC/DC升压稳压器和根据锂电池的电压从4.2V降低到2.5V能自动切换降升插件电感器压功能的Buck-Boost开关式DC/DC升降压稳压器电感厂家。当输入与输出的电压差较高时，开关稳压器避开了所有线性稳压器的效率问题。它通过使用低电阻开关和磁存储单元实现了高达96%的效率，因此极大地降低了转换过程中的功率损失。
Buck开关式DC/DC降压稳压器是一种采用恒定频率、电流模式降压架构，内置主(P沟道MOSFET)和同步(N沟道MOSFET)开关。PWM控制的振荡器频率决定了它的工作效率和使用成本。选用开关频率高的DC/DC可以极大地缩小外部电感器和电容器的尺寸和容量，如超过2MHz的高开关频率。开关稳压器的缺点较小，通常可以用好的设计技术来克服。但是电感器的频率外泄干扰较难避免，设计应用时对其EMI辐射需要考虑。
图2给出了Buck开关式DC/DC应用线路设计，需要注图中粗线的部分：粗线是大电流的通道;选用MuRata、Tayo-Yuden、TDK&AVX品质优良、低ESR的X7R & X5R陶瓷电容器;在应用环境温度高，或低供电电压和高占空比条件下(如降压)工作，要考虑器件的降温和散热。必须注意：SW vs. L1距离<4mm;Cout vs. L1距离<4mm;SW、Vin、Vout、GND的线必须粗短。
要得到一个运作稳定和低噪音的高频开关稳压器，需要小心安排PCB板的布局结构，所有的器件必需靠近DC/DC，可以把PCB板按功能分成几块，如图3所示。1. 保持通路在Vin、Vout之间，Cin、Cout接地很短，以降低噪音和干扰;2. R1、R2和CF的反馈成份必须保持靠近VFB反馈脚，以防噪音;3. 大面积地直接联接2脚和Cin、Cout的负端。
图2：Buck开关式DC/DC应用线路设计
DC/DC应用举例：1. APS1006为MCU/DSP核(Core)供电;2. APS1006应用于电子矿灯(图3);3. APS1046应用于0.8-1.8"微硬盘供电(图4);4. APS1006、APS4070应用于智能手机(图5)。
图3：APS1006应用于电子矿灯
图4：APS1046应用于0.8-1.8"微硬盘供电
图5：APS1006、APS4070在智能手机上的应用
电荷泵及其应用技巧
电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容(1μF)，使空间占用最小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻(ESR)和内部开关晶体管的RDS(ON)。
电荷泵转换器不使用电感，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它输出电压是工厂生产时精密予置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看，它实际上是一个片上系统。
电荷泵是一种无幅射的有效升压器件，它不使用电感器而使用电容器作为储能器件。在设计应用时需要注意电容器的容量和材质对输出纹波的影响。外部电容器的容量关系到输出纹波，在固定的工作频率下，太小的电容容量，将使输出纹波增大。输出纹波大小与电容器材料介质有关，外部电容器的材料类型关系到输出纹波。同一电荷泵，使用相同的容量和尺寸而不同材料类型的电容器，输出纹波的结果。在工作频率电感生产厂家固定，电容器容量相同的情况下，优良的材料介质，将有效地降低纹波。选用低ESR的X7R & X5R陶瓷电容器是一种比较好的选择。
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