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开关电容稳压器  2010-03-17 12:33

中心论题:

  • 开关稳压器和低压降稳压器减少对核处理器电压供应。
  • 提高降压转换器效率的方法。
  • 利用开关电压器来调节输出电压。
解决方案:
  • 双相位中的堆叠电容器和并行电容器提高效率。
  • 通过两相位间的交替变化取得一个增益。
  • 拓朴技术通过被动元件的更小值来达到更低的噪声。

当今移动电话产业日益增长的趋势是要减少对核处理器电压供应,同时要满足达到更高效率以扩展电池寿命的要求。越来越多应用都要求降压转换,如应用处理器、存储器和RF块设计都被列在其中。根据负载和空间参数,目前,用于这个应用空间的两个最流行的解决方案是开关稳压器和低压降(LDO)稳压器。

从效率的角度看,一个开关稳压器就是最佳的选择。然而,当部件高度和解决方案的尺寸限度超出了电感器的使用范围时,一个转换器可能会采用LDO(低压降)或开关电容稳压器的形式。多数时候电源解决方案都不能提供较多的板上空间,一个开关转换器就会有一个比LDO和开关电容稳压器更大的解决方案尺寸。图1将典型的开关稳压器与LM2770(一个典型的开关电容稳压器)在解决方案尺寸上进行比较。我们可以看到显示出来的开关电容器的解决方案尺寸大约为45mm2,当所要求的电压与电池电压相近的时候LDO的工作效率是最高的,但当电压的偏离值很远时,LDO效率就会很低。想象一下以一个充电至3.6V的Li-Ion电池,为一个仅要求1.5V电压的微处理器供电。把电池电压与一个1.5V LDO相连接可为微处理器产生一个稳定和小的电流,但是功耗是相当显著的。LDO消耗功率(PD)等于负载电流(ILOAD)与输入和输出电压的差相乘(PD = ILOAD *(3.6-1.5) = ILOAD *2.3V)。换句话说,LDO作为一个降压转换器在这个例子中仅产生42%的效率。这意味着LDO不得不消耗剩余功率,而且这能引起裸片温度的一个大的增高,这个温度进而可能会引起可靠性的问题。

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