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如何在便携式产品中实现高效电源变换?

菜鸟
2007-07-25 09:21:00     悬赏10分
随着便携式设备供电种类的多样化,对电源变换器的设计要求越来越多,如何实现低功耗设计?如何延长设备的工作时间?如何提高电源的转换效率?
关键词: 电源, 低功耗  

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菜鸟
2007-07-25 09:30:32
1楼

随着便携式产品市场竞争日益激烈,高效率、高性能和小尺寸已成为这类产品设计的首要目标。对于电路板空间和发热管理都异常严格的便携式应用来说,经济高效的电源转换器将起到特别关键的作用。 由于受尺寸成本的限制,在着手设计电源转换电路之前已经确定了电池的节数和电池种类。另一方面,系统所需电源日趋复杂,从处理器,存储器,USB扩展接口到LCD偏压或显示背光电路,要求的电源从低至1.2V到高达30V。电源转换器的任务日趋繁重。在决定采用线性(LDO)稳压器、开关DC-DC变换器还是电容电荷泵DC-DC变换器来完成电源转换方面,便携式应用的设计者要综合考虑许多因素 —— 总成本、效率、集成度、设计灵活性和封装,并作出折衷选择。 LDO稳压器适用于降压变换,从基本原理来说, LDO根据负载电阻的变化情况来调节自身的内电阻,从而保证稳压输出端的电压不变。在小型应用时只要求一个输入和输出旁路电容即可。由于采用线性调节原理,LDO输出噪声和纹波很小,很适合为声频放大器或RF电路供电。其转换效率可以简单地看作输出与输入电压之比,因此只适合于输入输出电压差较小的场合。 电荷泵式电压变换器,是一种利用泵电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC变换器,它们能使输入电压升高或降低,也可以用于产生负电压。由于电路是开关工作的,电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和电磁干扰。 电荷泵最大输出电流一般小于约300mA,效率最高在80%左右。电荷泵可以采用小形的SOT-23或无引脚的QFN封装,而且只需外接陶瓷电容,从而有助于节省电路板面积,为要求效率高于LDO器件、而空间不够或成本预算不足的应用提供了一种解决方案。 电感型开关式DC-DC 变换器利用电感储能,不论是升压、降压还是两者同时进行,都可以实现最高的电源转换效率。尽管它与线性或电荷泵式器件相比要求更大的电路板面积,但对于要求更大电流的应用来说却十分理想。由于转换效率很高,因此发热很小,这也使得散热处理得以简化。特别是,与LDO器件相比时,一般不需要附加一个占大量空间的、成本较高的散热器。其高效率也提高了电池寿命。 先进封装技术也使得开关晶体管能集成到器件中,减少了外围器件,使用时只需外接一个电感和必要的输入、输出电容,可以使整个方案的体积进一步减小。 由于这些电源变换器各有其应用特点,设计时需要折衷考虑各种因素,根据侧重点不同,选用最合适的电源变换方式,以实现便携式产品中的高效电源变换

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