手機(jī)系統(tǒng)的電源管理

集成了新特性的手機(jī)，對(duì)于手機(jī)新用戶和想更換舊手機(jī)的現(xiàn)有用戶來(lái)說(shuō)， 都是一個(gè)強(qiáng)大的吸引力，而集成了拍照功能的相機(jī)手機(jī)則更引人注目。預(yù)計(jì)今年增加了許多新特性的手機(jī)會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)，如MPEG 視頻、集成PDA功能、藍(lán)牙/WLAN和高速數(shù)據(jù)傳輸。新增的功能向手機(jī)設(shè)計(jì)師提出了更大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@將直接面臨更小尺寸和延長(zhǎng)電池壽命的要求。這些趨勢(shì)要求高集成度、低高度的電源管理功能器件和高轉(zhuǎn)換頻率的工作，在延長(zhǎng)電池壽命的同時(shí)又不能犧牲效率。另外，開關(guān)穩(wěn)壓器靠近敏感的無(wú)線RF電路，會(huì)帶來(lái)潛在的噪聲和干擾問(wèn)題 。安森美半導(dǎo)體用于手機(jī)應(yīng)用的電源管理系列器件提供了高性能的模擬解決方案，幫助手機(jī)設(shè)計(jì)師解決這些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

系統(tǒng)電源降壓：芯片電源

隨著芯片尺寸的縮小，移動(dòng)處理器的芯片電壓也在降低。 

移動(dòng)處理器電源的直流-直流開關(guān)降壓穩(wěn)壓器支持在工作模式下小于1.5V到各種睡眠模式下小于0.8V的動(dòng)態(tài)電壓范圍，且容限緊，負(fù)載電流更高，瞬態(tài)響應(yīng)更陡，并具有智能外圍設(shè)備接口管理，以獲得最高的系統(tǒng)效率。最重要的是，轉(zhuǎn)換器需要工作在多模式配置以保持輕負(fù)載時(shí)的高效率，并減小對(duì)RF功能的噪聲干擾。安森美半導(dǎo)體的NCP1500 系列為手機(jī)設(shè)計(jì)師提供了緊湊高效的直流-直流解決方案。

系統(tǒng)電源升壓：照相機(jī)閃光燈電源

目前銷售的一般手機(jī)的照相機(jī)象素在30萬(wàn)以內(nèi)，雖然這對(duì)小型的彩色LCD 手機(jī)顯示屏來(lái)說(shuō)已足夠了，但是130萬(wàn)象素及以上的解析度才是今年手機(jī)的主流。用解析度為130萬(wàn)象素及以上的照相機(jī)拍攝的照片才可以獲得可接受的圖象質(zhì)量。

適合低于2百萬(wàn)象素手機(jī)所需的光輸出和照明模式，可以通過(guò)對(duì)白色LED強(qiáng)制大電流偏置，或?qū)Χ鄠€(gè)LED的更小電流偏置來(lái)產(chǎn)生。為了獲得最大距離和光輸出，LED用直流電流進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)。單個(gè)大電流白色LED的典型電流峰值脈沖大約為1200-1500mA，持續(xù)時(shí)間約為200ms。基于LED的照相機(jī)閃光燈驅(qū)動(dòng)電路，可以是基于LED配置以及各種性能折衷的感應(yīng)降壓－升壓、升壓或電荷泵轉(zhuǎn)換器。

安森美半導(dǎo)體的高性能白色LED驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品，為多個(gè)LED和單個(gè)LED配置提供了解決方案。

圖2所示的基于NCP5007 的直流-直流轉(zhuǎn)換器電路，對(duì)多達(dá)3到5個(gè)白色LED串連配置的閃光燈和連續(xù)光供電。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備拍照時(shí)，閃光燈被脈沖觸發(fā)，脈沖加到NMOS晶體管Q1使其導(dǎo)通，強(qiáng)迫大電流流過(guò)白色LED。照明/光控制可以用EN引腳上的PWM調(diào)光控制實(shí)現(xiàn)。90%的效率，低靜態(tài)電流和廣泛的保護(hù)特性如過(guò)壓、短路和熱停機(jī)使NCP5007成為緊湊移動(dòng)應(yīng)用中的一個(gè)良好的解決方案。

如果要使用更高解析度的手機(jī)以得到光譜質(zhì)量，基于氙燈的閃光燈可以提供更好的性能，但是一般它不適合用于較小的高度尺寸。因此需要一個(gè)緊湊的閃光燈充電器IC和微型氙燈泡。

系統(tǒng)電源升壓：LCD背光

用一塊鋰離子電池對(duì)高解析度彩色LCD背光驅(qū)動(dòng)器供電，需要一個(gè)高性能的升壓穩(wěn)壓器。由于對(duì)彩色顯示屏需求的增長(zhǎng)，用于LCD背光的白色LED的數(shù)量在增加，這也相應(yīng)的增加了驅(qū)動(dòng)白色LED的功率。一般，升壓穩(wěn)壓器為串連配置的5到6個(gè)LED產(chǎn)生24V輸出，或者為并行配置的多個(gè)LED產(chǎn)生大約1W的功率。在兩種情況下，獲得均勻亮度、避免停機(jī)模式中的泄漏電流以及調(diào)整LED亮度以匹配最優(yōu)效率的照明條件是非常重要的。高頻PWM/PFM工作讓設(shè)計(jì)師可以使用更小的磁性元件，滿足低高度要求。安森美半導(dǎo)體的高性能直流-直流升壓轉(zhuǎn)換器系列是專門為這些特性而設(shè)計(jì)的。

系統(tǒng)電源： W-CDMA RF 電源

3G服務(wù)的推出要求手機(jī)具有高速傳輸能力，因而需要更寬的帶寬，結(jié)果是需要發(fā)射放大器有更高的功率，這再次要求更高效率的電源，而漸受手機(jī)設(shè)計(jì)師歡迎的架構(gòu)之一是采用特殊應(yīng)用的降壓直流-直流穩(wěn)壓器，以滿足動(dòng)態(tài)的RF放大器功率要求。

為了達(dá)到這個(gè)目的，功率放大器(PA)的電源電壓的自由空間應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，由PA的開關(guān)穩(wěn)壓器調(diào)整至只需容納RF信號(hào)的幅度。當(dāng)工作在峰值功率以下時(shí)，不斷節(jié)約功率。因?yàn)橹挥挟?dāng)手機(jī)離開基站很遠(yuǎn)時(shí)才需要峰值功率，浪費(fèi)的平均能量可以大大減少，延長(zhǎng)了電池壽命。在峰值發(fā)射功率情況下，PA需要3.4V電源，吸收 300mA到600mA電流。在最低的發(fā)射功率，接近基站和只發(fā)射語(yǔ)音的情況下，PA只吸收30mA電流，電源電壓在0.4V~1V之間。這對(duì)應(yīng)于PA 功耗范圍為最大2040mW，最小12mW。在寬的負(fù)載范圍內(nèi)效率高、低噪聲工作、輸出電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)、轉(zhuǎn)換速率和輸出可快速設(shè)置、高頻工作、100%占空比的低壓降模式和旁路模式等是對(duì)RF PA步降穩(wěn)壓器必須的性能要求。

系統(tǒng)電源：電池管理

便攜式設(shè)備變得越來(lái)越小、越來(lái)越復(fù)雜，充電器變得關(guān)鍵，不僅是需要從電池中獲得更多能量，而且當(dāng)試圖在小的空間中使其耗散接近3W的功率時(shí)，要保護(hù)設(shè)備防止溫升過(guò)高或發(fā)生其他故障情況。手機(jī)電池管理的發(fā)展趨勢(shì)是，具備 CC/CV/脈沖>1.5A電流的能力，在不久的將來(lái)能與墻式適配器/USB和汽車組件接口兼容。

低壓降線性穩(wěn)壓器 

典型的手機(jī)使用7到12個(gè)低壓降線性穩(wěn)壓器對(duì)各種增加的低功率子系統(tǒng)供電。其中大多數(shù)低壓降穩(wěn)壓器一般集成在電源管理單元（PMU）中。但也有幾個(gè)可以離散設(shè)置在板上，以滿足PCB布線限制、關(guān)鍵的噪聲規(guī)范或非標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的功率需要。超低的瞬態(tài)電流、高PSRR（電源供應(yīng)抑制比率）、超低的噪聲工作、低壓降和更緊的輸出電壓容限是集成 LDO的關(guān)鍵性能要求

不斷的增加特性推動(dòng)了手機(jī)中每個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜的先進(jìn)電源管理。