USB無線調(diào)制解調(diào)器的功率管理考慮事項

　　前端電源模塊有兩種不同方案來配置限流開關：DC/DC 轉(zhuǎn)換器和大型鉭充電電容器，如圖4所示。 拓撲 A 的順序為 USB -OCP (過流保護) - DC/DC，而拓撲 B 的順序是USB - DC/DC – OCP。

　　在拓撲A中，利用限流開關來防止USB輸入電流超過預定的電流水平，由降壓轉(zhuǎn)換器為下游模塊供電;而拓撲B則為充電電容器前面的GSM/GPRS PA提供專用限流功能。設計人員應該充分了解每種拓撲的優(yōu)缺點，以滿足不同的設計要求。

　　拓撲A

　　由圖4 (a)可看出，由于限流開關負載前置，并且可以通過編程達到所需電流，故拓撲A允許設計人員簡單限制USB主機設備的輸入電流，最終給整個系統(tǒng)提供一個短路保護。超過預定電流水平(允許一定的容限范圍，通常為 ±25%，但最好選擇更嚴格的容限，比如10%)的輸入電流無法流經(jīng)開關。此外，由于充電電容器的容許電壓降較大，也可以采用較小的充電電容器，從而節(jié)省BOM成本，減小解決方案的尺寸。

　　但另一方面，拓撲 A 對于實現(xiàn)USB調(diào)制解調(diào)器設計又存在著諸多不利因素。首先，必需一個額定電流超過2A的降壓轉(zhuǎn)換器來為下游器件供電，比如需要2A 脈沖電流的 GSM/GPRS PA、基帶以及PMIC。這時，額定輸出電流超過2A 的轉(zhuǎn)換器具有一定的裕量，是個不錯的選擇。其次，充電電容器需要比較高的擊穿電壓，至少6.3V，這是因為5VBUS要求所致，并且它可能影響到解決方案的成本。最后，降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可能會因充電電容以及USB主機設備的最大容許輸入電流不同而有所差異。圖5所示即為電容值實例。

　　本文使用的FAN5353是一款額定電流為3A的單片式同步降壓轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)PF2165R則是一款容限10%的可調(diào)限流開關， 限流和輸出電壓分別為600mA和3.7Vout。

　　圖5(a)顯示由于采用了3mF的大充電電容器， 在2A脈沖負載期間，Vout無顯著下降被調(diào)節(jié)到3.7V。從圖 5(b)可見，隨著1.5mF 充電電容器的放電，GSM/GPRS PA輸入線上出現(xiàn)400mV壓降，波形如藍色曲線。

　　拓撲B

　　在圖6所示的拓撲B中，除了GSM/GPRS PA之外，基帶和PMIC的輸出電壓恒定。這種結(jié)構(gòu)頗具優(yōu)勢，因為無需擔心主要通信芯片組出現(xiàn)電壓波動或電壓降。

　　其次，在GSM/GPRS PA之前可采用一個額定擊穿電壓比較低的鉭充電電容器，因為降壓轉(zhuǎn)換器的Vout一般被調(diào)節(jié)到3.6 至 3.8V，故額定4V的大電容(bulk capacitor)就足夠了，從而節(jié)省BOM成本。

　　最后，可以采用額定電流較低的降壓轉(zhuǎn)換器，只要它能在PA之前提供預定限流級的電流，并為其它電源模塊提供最大負載電流即可。一般額定電流1A的降壓轉(zhuǎn)換器就可以實現(xiàn)，相比拓撲A，這可大大節(jié)省BOM成本。

　　不過，這種方案也有不少缺點。首先，在調(diào)節(jié)USB輸入電流以滿足USB規(guī)范要求方面，設計比較困難。如圖4 (b)所示，限流專用于GSM/GPRS PA，設計人員必須得同時考慮到PA負載條件、其它電源模塊以及USB輸入電流。第二，視GSM/GPRS PA輸入電流和限流閾值的容許電壓降而定，必需一些較大的充電電容，從而導致BOM成本增加，外形尺寸變大。

　　從圖6可見，在電容3mF，限流600mA的條件下，GSM/GPRS PA的Vout降至3.1V。如果PA輸入壓降需求較小，則需要較大的電容。簡言之，表1對拓撲A和拓撲B進行了對比。設計人員必需權(quán)衡折衷，做出正確的選擇。