手機(jī)常用電源基礎(chǔ)知識介紹0827

手機(jī)常用電源基礎(chǔ)知識介紹

——王歲宏目錄□手機(jī)常用電源的類型□LDO LDO基本原理 LDO關(guān)鍵參數(shù) LDO應(yīng)用

□DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC關(guān)鍵參數(shù) DC-DC應(yīng)用

□ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump關(guān)鍵參數(shù) ChargePump應(yīng)用

□討論■手機(jī)常用電源的類型□LDO LDO基本原理 LDO關(guān)鍵參數(shù) LDO應(yīng)用

□DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC關(guān)鍵參數(shù) DC-DC應(yīng)用

□ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump關(guān)鍵參數(shù) ChargePump應(yīng)用

□討論手機(jī)常用電源的類型按照電源向負(fù)載供電是否連續(xù)分為：線性型電源

從電源向負(fù)載連續(xù)供電

LDO開關(guān)型電源

從電源向負(fù)載以開關(guān)的形式供電

按照輸出電壓和輸入電壓關(guān)系分為：升壓、降壓、負(fù)降壓/升壓。

按照輸入電源和輸出電源電流是否恒定分為：AC-DC、DC-DC。

按照儲能原件的類型分為：電感型、電容型(ChargePump)。區(qū)別：線性電源的電壓反饋電路是工作在線性(放大)狀態(tài)，開關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截止區(qū)，即開關(guān)狀態(tài)的。三種常用電源的比較LDODC-DCChargePump分類線性穩(wěn)壓器的一種，特指低壓差的線性穩(wěn)壓器開關(guān)電源的一種，特指電感型的開關(guān)電源開關(guān)電源的一種，特指電容型的開關(guān)電源效率效率=Vout/VinIin=Iout效率高，跟外部用電感，肖特基二極管，芯片內(nèi)部開關(guān)損耗有關(guān)效率=Vout/（M*Vin）M為電荷泵工作模式Iin=M*Iout紋波小大中等EMI非常小比較大中等PCB面積很小比較大中等成本低高中等□手機(jī)常用電源的類型■

LDO LDO基本原理 LDO關(guān)鍵參數(shù) LDO應(yīng)用

□DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC關(guān)鍵參數(shù) DC-DC應(yīng)用

□ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump關(guān)鍵參數(shù) ChargePump應(yīng)用

□討論LDO基本原理——簡單模型LDO：Low

DropOut低壓差LDORegulator：低壓差線性穩(wěn)壓器線性穩(wěn)壓器簡單模型：基本的線性穩(wěn)壓器可以模擬為兩個(gè)電阻器和一個(gè)用于VIN的電源。變和不變：期望輸出電壓VOUT恒定不變輸入電壓變化負(fù)載電流變化這些變量的變化可能會全部同時(shí)發(fā)生，而用于將VOUT保持在一個(gè)恒定值所需的RPASS

的數(shù)值也將必需相應(yīng)地改變。LDO基本原理——實(shí)現(xiàn)方式線性穩(wěn)壓器的工作原理：采用一個(gè)壓控電流源以強(qiáng)制在穩(wěn)壓器輸出端上產(chǎn)生一個(gè)固定電壓，控制電路連續(xù)監(jiān)視(檢測)輸出電壓，并調(diào)節(jié)電流源(根據(jù)負(fù)載和輸入源的需求)以把輸出電壓保持在期望的數(shù)值。主要包括四個(gè)部分：傳輸元件、誤差放大器、采樣電路、基準(zhǔn)電壓。實(shí)現(xiàn)方式：LDO基本原理——內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)線性穩(wěn)壓器根據(jù)內(nèi)部傳輸元件RPASS的類型分為：NPN達(dá)林頓管NPN準(zhǔn)LDOPNPLDON-FETLDOP-FETLDOLDO關(guān)鍵參數(shù)輸入電壓范圍輸出電壓輸出最大電流輸入輸出電壓差靜態(tài)電流關(guān)斷電流負(fù)載調(diào)整率線性調(diào)整率電源紋波抑制比使能電平耗散功率效率 Pout/Pin=Vout/VinLDO應(yīng)用——器件選型以Camera模擬電源為例：CameraDriverIC為OV88251.選定輸出電壓Vout=2.8V2.選定輸出最大電流 Iout=300mA3.封裝 DFN1*14.控制信號High@大于1.3VLow@小于0.5V5.其它自動放電、短路過流保護(hù)、Fold-back結(jié)構(gòu)、耗散功率、PSRR、靜態(tài)電流LDO應(yīng)用——特殊問題在某些LDO應(yīng)用中，對LDO某些參數(shù)有特殊的要求。高像素?cái)z像頭模擬電源，要求PSRR在100k的時(shí)候40dB以上。避免輸出電壓和地短路導(dǎo)致燒壞芯片，需要短路過流保護(hù)功能。ShortCircuitProtectionWhenVOUTpinisshort-circuittoGND,shortcircuitprotectionwillbetriggeredandclamptheoutputcurrenttoapproximately60mA.Thisfeatureprotectstheregulatorfromovercurrentanddamageduetooverheating.LDO應(yīng)用——特殊問題關(guān)閉電源后需要快速打開電源的，要求LDO具有快速放電功能。沒有快速放電功能有快速放電功能功能LDO應(yīng)用——原理圖設(shè)計(jì)□手機(jī)常用電源的類型□LDO LDO基本原理 LDO關(guān)鍵參數(shù) LDO應(yīng)用

■DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC關(guān)鍵參數(shù) DC-DC應(yīng)用

□ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump關(guān)鍵參數(shù) ChargePump應(yīng)用

□討論DC-DC基本原理DC-DC的工作原理：DC-DC是一種采用開關(guān)組件輸送功率的電源，核心元件為開關(guān)和電感。實(shí)現(xiàn)方式：DC-DC：DirectCurrent-DirectCurrent

直流轉(zhuǎn)直流DC-DCRegulator：直流轉(zhuǎn)直流穩(wěn)壓器，這里特指電感型開關(guān)電源。Buck降壓Boost升壓DC-DC基本原理——內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DC-DC根據(jù)輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系，分為降壓、升壓、負(fù)降壓-升壓結(jié)構(gòu)。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，它們的本質(zhì)區(qū)別在于儲能元件、輸入電源和開關(guān)的位置不一樣。DC-DC基本原理——同步和非同步DC-DC關(guān)鍵參數(shù)輸入電壓范圍 2.5-5.5V輸出電壓

可編程輸出最大電流 5A連續(xù)靜態(tài)電流 60uA關(guān)斷電流 0.1uA開關(guān)頻率 2.4M負(fù)載調(diào)整率 -0.1%/A 線路調(diào)整率 0.01%/V電源紋波抑制比 Firgure22使能電平 H@1.1VL@0.4V封裝 20WLCSP1.6*2mm耗散功率

熱阻和結(jié)溫效率

Firgure7-Firgure12DC-DC關(guān)鍵參數(shù)——效率和損耗損耗：任何從輸入吸收而未傳送至輸出的能量。

輸入功率=輸出功率+損耗效率：輸出功率和輸入功率之比，表示能量轉(zhuǎn)換的程度。

效率=輸出功率/輸入功率=輸出功率/(輸出功率+損耗)損耗為何產(chǎn)生？理想元件和實(shí)現(xiàn)方法的差異。損耗的組成部分：MOSFET：開關(guān)損耗（開關(guān)頻率）、柵極驅(qū)動器損耗、傳導(dǎo)損耗（開關(guān)導(dǎo)通電阻）。無源組件：電感上的線圈（Rdc）和磁芯損耗、阻性損耗、電容器ESR

損耗。轉(zhuǎn)換器IC：內(nèi)部基準(zhǔn)、振蕩器電路、柵極驅(qū)動電路損耗。DC-DC應(yīng)用——器件選型以Qualcomm8939平臺APC電源為例：1.選定輸出電壓 Vout=1.05Vtyp變化2.選定輸出最大電流 Iout=5mA3.封裝 20WLCSP4.控制信號 I2C接口3.4M

5.其它短路過流保護(hù)、開關(guān)頻率、靜態(tài)電流、關(guān)斷電流耗散功率、PSRR、軟啟動時(shí)間DC-DC應(yīng)用——原理圖設(shè)計(jì)□手機(jī)常用電源的類型□

LDO LDO基本原理 LDO關(guān)鍵參數(shù) LDO應(yīng)用

□DC-DC DC-DC基本原理 DC-DC關(guān)鍵參數(shù) DC-DC應(yīng)用

■ChargePump ChargePump基本原理 ChargePump關(guān)鍵參數(shù) ChargePump應(yīng)用

□討論ChargePump基本原理ChargePump:電荷泵ChargePump的工作原理：ChargePump從本質(zhì)上講也是一種開關(guān)電源，跟DC-DC相比，它的儲能元件是電容。主要分為：整數(shù)倍增益電荷泵 2X分?jǐn)?shù)倍增益電荷泵 1.5X電壓調(diào)整電荷泵電流調(diào)整電荷泵ChargePump基本原理——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1Vout=2*VinVout=Vin+Vin/2=1.5*VinChargePump基本原理——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2電壓調(diào)整型，輸出固定電壓電流調(diào)整型，輸出規(guī)定電流。常見有電流阱調(diào)整和通過Feadback電壓調(diào)整兩種。電流阱調(diào)整的電荷泵在手機(jī)上應(yīng)用有并聯(lián)背光驅(qū)動；Feadback電壓調(diào)整的電荷泵在手機(jī)上應(yīng)用的有閃光燈驅(qū)動。ChargePump關(guān)鍵參數(shù)輸入電壓范圍 2.7-5.5V輸出電壓

可調(diào)輸出最大電流 850mA靜態(tài)電流 60uA關(guān)斷電流 0.1uA開關(guān)頻率 1.8M負(fù)載調(diào)整率 -0.1%/A 線路調(diào)整率 0.01%/V電源紋波抑制比 Firgure22使能電平 H@1.1VL@0.4V封裝 DFN10Pin耗散功率

熱阻和結(jié)溫效率

Firgure7-Firgure12 ChargePump關(guān)鍵參數(shù)——效率理論上，效率計(jì)算公式如下：=Pout/Pin=Vout*Iout/(Vin*Iin)=Vout/(Vin*M)M為電荷泵的工作模式,

Iin=M*Iout當(dāng)Vout=4V，Vin=3.6V，電荷泵工作在2X模式，=4/(2*3.6)=55.56%當(dāng)Vout=4V，Vin=3.6V，電荷泵工作在1.5X模式，=4/(1.5*3.6)=74.1%從上面計(jì)算結(jié)果來看，電荷泵工作模式對效率的影響特別大，從閃光燈驅(qū)動實(shí)際應(yīng)用來看，在Vbat輸入比較高的情況下，電荷泵工作在1X模式，效率很高；在Vbat輸入比較低的情況下，效率非常低。ChargePump應(yīng)用——器件選型以閃光燈驅(qū)動為例：1.選定最大輸出電流 Iout=850mA2.封裝 DFN3*33.控制信號High@大于1.3VLow@小于0.5V4.其它閃光模式和手電筒模式選擇、閃光電流可調(diào)、手電筒電流可調(diào)、靜態(tài)電流、過時(shí)保護(hù)、過壓保護(hù)ChargePump應(yīng)用