蜂窝电话的电源管理器IC及其新技术应用的最佳选择
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:562
    
    
     鲁思慧 多功能的新一代蜂窝电话巳在国内外市场广泛使用。新一代手机不仅尺寸小巧,而且集成了更多的功能,如pda功能,收/发电子邮件,短信服务,以及在大尺寸、色彩丰富的显示器上浏览互联网信。有些手机型号还包含了调频(fm)收音机、mp3播放器、甚至分辨率较高的数码相机等。 无论其功能如何,对消费者而言,总是期望在手机不增加尺寸的情况下提供持久的电池寿命。即在一个更狭小的机匣之中既能具有更多功能同时又只消耗更少功率。这样给电源管理设计提出了极为苛刻的要求。为了应对桃战,制造商必须解决以下新课题: 1、坚持开发出更小巧、更高性能的电源方案——电源管理器ic(pmic); 2、在电源管理器ic(pmic)的基础上进一步深化、拓宽新潮技术和器件的应用,以完 成新型手机的配套的最佳选择。而本文将就如何选择新型电源管理器ic与其所发展的新技术及白光led应用方案作分析介绍。 电源管理器ic(pmic)如何配置 选择集成度适中的pmic 在大多数无线手机均有心脏部分——电源管理器ic(pmic)。其pmic主要承担供电的任务和其他一些单元功能,如接口或音频。目前,占在市场占主导地位的一些模拟半导体厂商能提供pmic的定制和半定制的标准器件,这些器件通常是采用针对混合信号和电源产品优化的5v亚微米的bi(双极)cmos工艺,而手机中任何尚未集成化的其它功能也都试图拟集成到pmic内。对此,建议还是采用一些较为适中的方案,如图1所示max1502标准产品电源管理管ic(pmic),只集成了那些能支持cdma芯片组所要求的通用模块。 基于以下因素,某些特定单元不应被集成: 1、该单元如果采用其他不同的工艺设计会更省钱或更小; 2、该单元可能会因技术的发展或客户要求的变化在不同的设计版本中发生变化; 3、该单元可能在不同的平台上不通用; 4、该单元可能会给研发进度带来过分的设计挑战/风险; 5、该单元可能会因性能的原因(例如噪声耦合)不适合被集成。 无疑,集成尽可能多的功能单元到pmic中,其目的就是为了节省成本和尺寸,尤其是当这种集成方案被大批量的手机普遍接受时。风险可以通过随着设计的改进及逐步提高集成度而得以控制。 关于pmic及其低压差线性稳压器(ldo)的发展 蜂窝电话内部一般会用到5至12个独立的低压差线性稳压器(ldo1、ldo2…ldo12可见图1所示),ldo的数量如此之多并不代表终端内部存在同样多数量的电压规格,而是由于ldo还被当作具有一定电源抑制比(psrr)的on/off(开关)来阻止噪声耦合。大多数ldo集成在pmic内部,但仍有个别分离的ldo被保留下来,主要是虑到:pcb板的布局/布线;一些特殊元件(如压控振荡器)对噪声过于敏感;或者用来驱动一些非标单元,如集成数码相机等。 多年以来,sot23封装的150ma ldo是这些离散电源的最佳选择。目前,—些最新面世的ic采用新型封装与新型亚微米处理工艺及先进的设计方案,能够以更小的尺寸提供更高的性能。现在可以由sot23获得单个300ma的ldo,sot23封装的两路150ma ldo或微型sc70封装的单个120ma ldo,兼有标准版和超低噪声(10uvrms-电压平均有效值、85db psrr)版器件。此外,更为先进的晶片级封装(ucsp)提供了最大可能的细小尺寸,而qfn封装则允许在3mmx3mm面积的塑料封装中装入最大的晶片尺寸,同时又提供更高的热传导能力。因此,qfn封装可实现更高电流的ldo和每个封装具更多数量的ldo。其中可包含3个、4个甚至5个ldo,这就缩小了分离式方案和pmic之间的差异。 新型降压型(buck)转换器应用的出现 用于处理器核的降压型(buck)转换器 ldo具有简单、小尺寸等特点,其主要缺陷是效率较低,特别是为低压电路供电时效率问题更加突出。由于在新一代蜂窝电话内部集成了pda功能或互联网功能,要求处理器的数据处理能力、运算能力更加强大,为了降低功耗则处理器的核电压就应不断降低,从1.8v降到了0.9v。为了降低电池损耗,应采用高效的降压型转换器为处理器核供电。为此,在设计中需要考虑的主要因素有:低成本、小尺寸、高效率、低静态(待机)电流和快速瞬态响应。为解决上述问题不仅需要丰富的模拟设计经验,还需要一定的独创能力。就目前来说,只有少数几家领先的模拟半导体制造商能够提供合适的sot23封装和具有1mhz以上开关频事及允许选用微型外部电感、电容元件的降压型转换器。 为rf功率放大器供电的降压型(buck)转换器 在比较成熟的蜂窝电话市场,buck转换器还被用于驱动cdma射频功率放大器(pa)之中,它会随着终端与基站之间距离的改变,动态调节功放的vcc电源电压。考虑了发送概率密度函数后,buck转换器平均可节省40ma到65ma的电池电流。具体节
    
    
     鲁思慧 多功能的新一代蜂窝电话巳在国内外市场广泛使用。新一代手机不仅尺寸小巧,而且集成了更多的功能,如pda功能,收/发电子邮件,短信服务,以及在大尺寸、色彩丰富的显示器上浏览互联网信。有些手机型号还包含了调频(fm)收音机、mp3播放器、甚至分辨率较高的数码相机等。 无论其功能如何,对消费者而言,总是期望在手机不增加尺寸的情况下提供持久的电池寿命。即在一个更狭小的机匣之中既能具有更多功能同时又只消耗更少功率。这样给电源管理设计提出了极为苛刻的要求。为了应对桃战,制造商必须解决以下新课题: 1、坚持开发出更小巧、更高性能的电源方案——电源管理器ic(pmic); 2、在电源管理器ic(pmic)的基础上进一步深化、拓宽新潮技术和器件的应用,以完 成新型手机的配套的最佳选择。而本文将就如何选择新型电源管理器ic与其所发展的新技术及白光led应用方案作分析介绍。 电源管理器ic(pmic)如何配置 选择集成度适中的pmic 在大多数无线手机均有心脏部分——电源管理器ic(pmic)。其pmic主要承担供电的任务和其他一些单元功能,如接口或音频。目前,占在市场占主导地位的一些模拟半导体厂商能提供pmic的定制和半定制的标准器件,这些器件通常是采用针对混合信号和电源产品优化的5v亚微米的bi(双极)cmos工艺,而手机中任何尚未集成化的其它功能也都试图拟集成到pmic内。对此,建议还是采用一些较为适中的方案,如图1所示max1502标准产品电源管理管ic(pmic),只集成了那些能支持cdma芯片组所要求的通用模块。 基于以下因素,某些特定单元不应被集成: 1、该单元如果采用其他不同的工艺设计会更省钱或更小; 2、该单元可能会因技术的发展或客户要求的变化在不同的设计版本中发生变化; 3、该单元可能在不同的平台上不通用; 4、该单元可能会给研发进度带来过分的设计挑战/风险; 5、该单元可能会因性能的原因(例如噪声耦合)不适合被集成。 无疑,集成尽可能多的功能单元到pmic中,其目的就是为了节省成本和尺寸,尤其是当这种集成方案被大批量的手机普遍接受时。风险可以通过随着设计的改进及逐步提高集成度而得以控制。 关于pmic及其低压差线性稳压器(ldo)的发展 蜂窝电话内部一般会用到5至12个独立的低压差线性稳压器(ldo1、ldo2…ldo12可见图1所示),ldo的数量如此之多并不代表终端内部存在同样多数量的电压规格,而是由于ldo还被当作具有一定电源抑制比(psrr)的on/off(开关)来阻止噪声耦合。大多数ldo集成在pmic内部,但仍有个别分离的ldo被保留下来,主要是虑到:pcb板的布局/布线;一些特殊元件(如压控振荡器)对噪声过于敏感;或者用来驱动一些非标单元,如集成数码相机等。 多年以来,sot23封装的150ma ldo是这些离散电源的最佳选择。目前,—些最新面世的ic采用新型封装与新型亚微米处理工艺及先进的设计方案,能够以更小的尺寸提供更高的性能。现在可以由sot23获得单个300ma的ldo,sot23封装的两路150ma ldo或微型sc70封装的单个120ma ldo,兼有标准版和超低噪声(10uvrms-电压平均有效值、85db psrr)版器件。此外,更为先进的晶片级封装(ucsp)提供了最大可能的细小尺寸,而qfn封装则允许在3mmx3mm面积的塑料封装中装入最大的晶片尺寸,同时又提供更高的热传导能力。因此,qfn封装可实现更高电流的ldo和每个封装具更多数量的ldo。其中可包含3个、4个甚至5个ldo,这就缩小了分离式方案和pmic之间的差异。 新型降压型(buck)转换器应用的出现 用于处理器核的降压型(buck)转换器 ldo具有简单、小尺寸等特点,其主要缺陷是效率较低,特别是为低压电路供电时效率问题更加突出。由于在新一代蜂窝电话内部集成了pda功能或互联网功能,要求处理器的数据处理能力、运算能力更加强大,为了降低功耗则处理器的核电压就应不断降低,从1.8v降到了0.9v。为了降低电池损耗,应采用高效的降压型转换器为处理器核供电。为此,在设计中需要考虑的主要因素有:低成本、小尺寸、高效率、低静态(待机)电流和快速瞬态响应。为解决上述问题不仅需要丰富的模拟设计经验,还需要一定的独创能力。就目前来说,只有少数几家领先的模拟半导体制造商能够提供合适的sot23封装和具有1mhz以上开关频事及允许选用微型外部电感、电容元件的降压型转换器。 为rf功率放大器供电的降压型(buck)转换器 在比较成熟的蜂窝电话市场,buck转换器还被用于驱动cdma射频功率放大器(pa)之中,它会随着终端与基站之间距离的改变,动态调节功放的vcc电源电压。考虑了发送概率密度函数后,buck转换器平均可节省40ma到65ma的电池电流。具体节
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