開關電容穩(wěn)壓器 (06-100)

　　傳統(tǒng)上，一個穩(wěn)壓器是要根據(jù)有效數(shù)量來進行比較。然而，由于Li-ion 電池的自身特性，根據(jù)時間權重效率或者“需要多長時間才能讓Li-ion充分放電？”來進行比較會更加有用。我們的經(jīng)驗顯示在200mA的負載下，使用一個典型開關穩(wěn)壓器的Li-ion 電池可以比使用開關電容穩(wěn)壓器的Li-ion 電池耐用達6%-8%。假設最大負載僅表現(xiàn)為時間的20%到30%(微處理器的情況)，那么在感應開關和開關電容穩(wěn)壓器間的運行時間上的差別是可以忽略的。

　　開關電容穩(wěn)壓器的更多增益可能會增加一點點效率，但是卻要增加更多外部電容器和內(nèi)部功率FET，從而增加成本，同時也加大了解決方案的尺寸。上述的增益可以通過兩個外部電容器或快速電容器(CFLY)來取得。這些電容器用于存儲電荷并將電荷從VIN 傳輸?shù)?VOUT。除了快速電容(CFLY) ，我們還需要一個輸入電容器(CIN)，和一個輸出電容器(COUT)，輸入電容器(CIN)指示出電壓紋波，而輸出電容器(COUT)控制輸出電壓紋波。根據(jù)VIN 和 VOUT 可接受的紋波取值，CIN 和COUT 的典型值范圍是從1mF 到10mF 。CFLY 的數(shù)量通常比COUT 少。外部電容器(CFLY)通過內(nèi)部的功率FET在不同的配置中連接到芯片。圖3顯示出2/3, 1/2和1增益的不同配置。電容器C1和C2是快速電容器或CFLY。CIN和COUT已被刪除以達到簡化目的。如圖所示，一個增益通過兩相位間的交替變化來取得，其中包括充電相位或普通相位和放電相位。在不同的增益之間具有一個共同相位以便在增益間達到完美躍遷。我們可以通過共同相位，根據(jù)需要隨時進行增益躍遷。一個開關電容穩(wěn)壓器在芯片上可能有一個到2個功率FET。然而，一個開關電容穩(wěn)壓器可能在芯片上任何位置設有4個到9個或者更多的功率FET(根據(jù)離散電壓增益的數(shù)量)。這就限制了在既定的裸片尺寸下，開關電容穩(wěn)壓器的輸出電流性能。圖4在開關、開關電容器和線性穩(wěn)壓器間的負載性能、效率和尺寸上進行了比較。