前言

今天，要满足便携式数字信号处理器（DSP）解决方案的电源需求，有多种不同的方法可供选择。正常情形下，需要两个系统电压：一个给DSP核使用，另一个则支持DSP的I/O单元和系统的其余部分。这类应用的主要考虑因素之一，是电源供给器必须拥有很高的工作效率以延长电源的供电时间。本文将介绍一些直流电压转换器的电路设计方式，并以MP3网络音频播放机为范例，解释系统的设计方式，并分析电源的工作效能、转换效率以及成本。

问题提出

今天的DSP组件大都需要两组电源，而且所能容忍的误差范围有限，因此不可能将电池的输出直接送给它们使用，而必须设计适当的直流电压转换解决方案。

负载则是另一项设计挑战。图1以网络音频播放机评估模块为例，显示了核心与系统供给电流的瞬时变动。当评估模块工作时，会有不同的软件程序顺序执行，例如唤配DSP来服务DMA中断要求、执行译码的工作、或是存取媒体中的资料，这些都会反映在核心与系统电流的瞬时变动方面。由于核心与系统都必须使用同样的电源，因此当电源脉冲同时出现的时候，系统的工作就可能发生问题。因此，工程师必须用很低的成本提供很高的工作效能，特别是对于使用电池的产品，当要求电源供给电源拥有高工作效能时，就表示它必须提供最大的电源转换效率以及很长的电池使用时间。

直流电压转换器解决方案

以下降介绍直流电压转换器的不同设计方式，它们都可支持DSP核心与系统电路（这些电路都需要两组电源供给）。我们会用TI（德州仪器公司）的网络音频播放机评估模块来实验这些设计，这套评估模块采用了一个TMS320VC5410DSP组件，需要3.3C的系统电源以及2.5V的DSP核电源。

这里所介绍的直流电压转换器都必须同时支持碱性电池、镍镉电池或是镍猛氢电池，因此必须能够应付0.9～3.0V范围的输入电压；另一方面，因为系统必须使用3.3V的电压，而这已高于最大的输入电压，因此需要一套升压方案。本文将讨论三种不同的电路：第一种电路是使用一个升压转换器，然后在后面串接另一个LDO稳压器；第二种方法是利用一个可提供两组输出电压的“驰反式转换器”（flyback converter）；最后一种电路则是在升压转换器的后面串接一个降压转换器。

1.升压转换器与一个线性稳压器串联

图2是第一种解决方案，也是最简单的方法，就是在升压变压器的后面串接一个线性稳压器；我们将升压转换器的输入端直接连到电池，然后再把输出端（也就是系统电源的输出端）串接到另一个线性稳压器，由它来产生较低的核心电压。

图2所示，标准的升压转换器会包含一个主动开关，它的动作是由一个“脉宽调制”（PWM）的机制来控制。当开关导通时，电池会对电感器充电，若这个主动开关被切断，那么电流就会通过整流器，然后进入输出电容，于是这个电容就被充电。

受到了升压转换器特性的影响，它的输入电流会连续，但输出电流却不会，因此当您在选择转换器的输入电容与输出电容时，这个特性是一项重要考虑的因素，后面将详细讨论这一点。为了提高转换效率，建议您使用一个同步整流器来搭配这个电压转换器。这种整流器为了降低导通时的功率损失，会使用一个MOSFET开关晶体管来取代常见的二极管。另一方面，为了要产生核心电压，我们还会使用另外一个线性稳压器。在这里的设计中，额定的电压降为0.8V（从3.3V降为2.5V），因此我们必须选择一个低压降的LDO线性稳压器。

2.双输出电压的驰反式转换器

图3是一个提供了两组输出电压的驰反式转换器，这个驰反式转换器的输入