便攜產(chǎn)品電源芯片的設(shè)計(jì)技巧

圖2：Buck開(kāi)關(guān)式DC/DC應(yīng)用線路設(shè)計(jì)

DC/DC應(yīng)用舉例：1. APS1006為MCU/DSP核(Core)供電;2. APS1006應(yīng)用于電子礦燈(圖3);3. APS1046應(yīng)用于0.8-1.8微硬盤供電(圖4);4. APS1006、APS4070應(yīng)用于智能手機(jī)(圖5)。

圖3：APS1006應(yīng)用于電子礦燈

圖4：APS1046應(yīng)用于0.8-1.8微硬盤供電

圖5：APS1006、APS4070在智能手機(jī)上的應(yīng)用

電荷泵及其應(yīng)用技巧

電容式電荷泵通過(guò)開(kāi)關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來(lái)貯存能量。電荷泵是無(wú)須電感的，但需要外部電容器。工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容(1μF)，使空間占用最小，使用成本低。電荷泵僅用外部電容即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來(lái)自電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)和內(nèi)部開(kāi)關(guān)晶體管的RDS(ON)。

電荷泵轉(zhuǎn)換器不使用電感，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容濾除。它輸出電壓是工廠生產(chǎn)時(shí)精密予置的,調(diào)整能力是通過(guò)后端片上線性調(diào)整器實(shí)現(xiàn)的，因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。電荷泵十分適用于便攜式應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。從電容式電荷泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，它實(shí)際上是一個(gè)片上系統(tǒng)。

電荷泵是一種無(wú)幅射的有效升壓器件，它不使用電感器而使用電容器作為儲(chǔ)能器件。在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)需要注意電容器的容量和材質(zhì)對(duì)輸出紋波的影響。外部電容器的容量關(guān)系到輸出紋波，在固定的工作頻率下，太小的電容容量，將使輸出紋波增大。輸出紋波大小與電容器材料介質(zhì)有關(guān)，外部電容器的材料類型關(guān)系到輸出紋波。同一電荷泵，使用相同的容量和尺寸而不同材料類型的電容器，輸出紋波的結(jié)果。在工作頻率固定，電容器容量相同的情況下，優(yōu)良的材料介質(zhì)，將有效地降低紋波。選用低ESR的X7R X5R陶瓷電容器是一種比較好的選擇。

LCD Module(LCM)是目前CP、MP3/MP4、PMP需求量較大的產(chǎn)品，在有限的PCB面積上，需要按裝LCD屏、數(shù)碼相機(jī)的鏡頭和閃光燈、音頻DAC等器件，因此它需要封裝很小的多芯片組合的電源模塊(MCM)，以減小電源IC所占PCB的面積，而手機(jī)產(chǎn)品又要求這些電源IC對(duì)RF幾乎無(wú)干擾。

電池充電管理芯片和鋰電池保護(hù)IC

鋰電池充電IC是一個(gè)片上系統(tǒng)(SoC)，它由讀取使能微控制器、2倍涓流充電控制器、電流環(huán)誤差放大器、電壓環(huán)誤差放大器、電壓比較器、溫度感測(cè)比較器、環(huán)路選擇和多工驅(qū)動(dòng)器、充電狀態(tài)邏輯控制器、狀態(tài)發(fā)生器、多工器、LED信號(hào)發(fā)生器、MOSFET、基準(zhǔn)電壓、電源開(kāi)機(jī)復(fù)位、欠電壓鎖定、過(guò)流/短路保護(hù)等十多個(gè)不同功能的IC整合在一個(gè)晶元上。它是一個(gè)高度集成、智能化芯片。鋰電智能充電過(guò)程：涓流充-->恒流充-->恒壓充-->電壓檢測(cè)，因此電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要做到：充分保護(hù)、充分充電、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制。

鋰電池保護(hù)電路是封裝在鋰電池包內(nèi)的，它由一顆鋰電池保護(hù)IC和二顆MOSFET組成。在圖6中，OD代表過(guò)放電控制;OC代表過(guò)充電控制;P+、P-接充電器;B+、B-接鋰電池。鋰電池保護(hù)電路簡(jiǎn)單工作原理如下：正常裝態(tài)M1、M2均導(dǎo)通;過(guò)充電時(shí)M2 OC腳由高電位轉(zhuǎn)至低電位，電閘關(guān)閉，截止充電，實(shí)現(xiàn)過(guò)充電保護(hù);充電電流方向P+-->P-;過(guò)放電時(shí)M1 OD腳由高電位轉(zhuǎn)至低電位，電閘關(guān)閉，截止充放電，實(shí)現(xiàn)過(guò)放電保護(hù);放電電流方向P- -->P+。

圖6：鋰電池保護(hù)電路

鋰電池保護(hù)電路的PCB板是很小的，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意：1. MOSFET盡可能接近B-、P-;2. ESD防護(hù)電容器盡可能接近P+、P-;3. 相鄰線間距>0.25mm，通過(guò)電流大的線要放寬，地線加寬。