高性价比的PDA电源方案

随着科学技术的进步，我们身边的数码产品日益丰富，其中PDA以其方便、实用和日益增强的性能已经成为愈发重要的个人"数字助理"。对PDA要求在具备完善功能的同时，工作时间应尽可能长，也就是要求内部处理芯片有很高的性能，还应省电。但是芯片内集成的晶体管数以摩尔定理的速度在迅速增加，同时对电能的需求和发热量也在增加，而PDA的使用方式决定其必须以电池为动力，这样高效率、小体积的电源就成为PDA电源工程师的奋斗目标。
 
　　在众多的电池供电方案中，可充电的锂电池以其高能量密度、高输出功率、可快速充电等优势成为PDA供电的首选。锂电池的能量密度区域在3.6V附近，通常出于充分利用电池能量来考虑，希望利用锂电池电池工作电压范围为：3.0V-4.2V。
 
　　作为用电设备的PDA内电路，由于微电子技术的突飞猛进，集成度日益增加，从半导体工艺和低功耗方面均要求低工作电压，已从传统的+5V向+3.3V转变，当前新型的高性能DSP芯片的工作电压已降为1.8V。从以上电池电压和芯片的工作电压来看，由于锂电池电压高于传统干电池电压，而芯片工作电压逐渐降低，使两者差距拉大。
 
　　在电源管理芯片中，享有盛誉的RICOH半导体以其超前的设计理念和先进半导体加工工艺设计生产出一系列面向便携式电子产品应用的微功耗、高性能电源管理芯片，下面就以在PDA中的应用介绍一下此类产品中的典型芯片(见图1)。

 
　　图1PDA电源的典型应用框图(部分)

 
　　图2R1230D的典型应用电路

 
　　图3R123DD采用SON8封装的外形尺寸图

在对PDA主要用电芯片上选用了RICOH新型电源芯片，使得整机供电综合效率接近90%。由于所用LDO不但具备很低静态电流，且工作压差要求极低，这样在自身省电的同时，会使锂电池利用最大化，有效的延长了PDA工作时间。除此之外，RICOH独有的ECO模式，不但使自身耗电大为减少，且这一独特的工作模式可完全配合PDA的待机模式，提高整机的开机响应速度。
 
　　以下就分别介绍一下RICOHIC在PDA中的典型应用。
 
　　同步整流技术的降压DC-DC—R1230D
 
　　RICOH专为便携式电池供电产品开发的高性能降压DC-DC，输出电压范围，有固定、可调两种系列供选择，有三个鲜明特点，即高效率、简单的外电路、更小的封装。
 
　　高效率：由于采用先进的同步整流技术，使转化效率高达95%以上，尤其在低电压输出(如3V以下)时，与非同步整流的降压型DC-DC相比，有极大优势，特别适合给当前DSP类高性能、低电压芯片的供电。该芯片还设有振荡模式选择引脚：MODEPIN，可通过此引脚的高、低电平来选择芯片工作模式：PWM(高电平，MODE=H)，VFM(低电平，MODE=L)。在负载较重时，一般选择PWM方式，而在负载较轻时，往往选择VFM方式，进一步优化工作状态，提高电路工作效率，适应多种应用电路。
 
　　简单的外电路：由于芯片集成度很高，功率开关型场效应管、同步整流开关场效应管全部内置，不但提高了性能，而且使应用方便易行，见图2。
 
　　更小的封装：面向便携式的应用，就应尽可能少占空间，R1230D采用SON8封装，外形尺寸参照图3，配上必须的外围元件，很小的PCB面积上(高度取决于所用电感高度)，就能够组成输出1.8V，电流达1A的高性能降压型DC-DC电路。
 
 极低压差的LDO—R1170
 
　　在电池供电的设备中，增加运行时间，取决于两个因素：电路工作效率和电池利用率。采用的LDO如果是线性工作模式，则效率为输出电压之比，提高运行时间就依赖于电池的利用率，也就是电池最低的工作电压。根据线性稳压原理，稳压芯片在正常稳压工作时的输入电压等于自身工作所需电压与输出电压之和，要想尽可能减低正常工作时最低输入电压，就只能是降低自身工作所需电压，也就是要求LDO只用很少的电压就可以正常工作，这不但需要高超的IC设计功底，还应有一流的半导体芯片制造工艺。RICOH发挥两者之长，使R1170在只需要50mV的电压下，就能稳定输出近150mA电流，也就是当需要输出约3V/300mA电流时，电池最低可以工作到(3.0V+0.1V)，对于一节锂电池已经基本用尽。R1170在具备低压差性能同时拥有高达1A以上的电流输出能力，并由三种封装供选择：SOT-89、HSON6、SC84，并具有CE端：可控制开关。
 
　　独具ECO模式的LDO—R1160N
 
　　RICOH半导体在电源管理芯片领域不断创新。在传统ON/OFF工作模式基础发展出独具保持输出电压的休眠状态：ECO模式。通常LDO用CEPIN使其处于有稳压输出的工作状态或没有电压输出的关闭状态。对于R1160N，可用ECOPIN控制芯片进入ECO模式：仍然具备稳压输出，而自身功耗只有正常工作时的1/10。在大幅度节能的同时，又可向在节能休眠状态需要保持一定电压的电路提供电压。在PDA中利用此功能，可实现手持设备中的STR功能，即使系统挂起到内存，将当前状态暂时保存到内存中，内存由R1160N在ECO模式下供电，既有稳压输出，又大幅降低功耗。接到指令，迅速进入工作状态。
 
　　R1160N同样也具有很低压差，输出100mA时压差约0.07V，300mA电流能力，SOT-23封装。