高耗電移動設備的發展

　　1 用作前置穩壓器的降壓-升壓轉換器

　　降壓-升壓轉換器可在提高系統整體效率和延長電池續航時間方面發揮重要作用。例如，它們在用作PMIC低壓差穩壓器(LDO)的前置穩壓器方面就十分成功。移動系統PMIC可使用多達30個專用于子系統(如藍牙、SD內存和RF收發器)的LDO，其輸出電壓范圍為1.2V - 3.3V。通常用于這些系統的鋰離子電池可具有從4.35V到低至2.5V(在動態線路和負載瞬變情況下)的電壓范圍，盡管電池電壓大多數時間維持在3.7V。

　　問題是，大LDO壓差會造成過量效率損失，且線電壓擾動可能導致這些下游子系統的瞬時欠壓問題。這個問題可通過提供穩定的輸出電壓(如3.3V)來解決，這也讓LDO系統設計更容易，因為更容易預測系統在頻繁瞬變條件下的運行狀態。但關鍵改進是來自所有LDO的余量電壓和壓差的減小。事實上，效率優勢會相當可觀。熱預算也因為PMIC的功耗降低(這會降低管芯溫度和PMIC器件內所有功率MOSFET導通電阻)而受益。

　　如圖1所示，給PMIC LDO供電的方法有兩種：用電池直接供電，或通過降壓-升壓轉換器供電。

　　Intersil的工程師進行了一次實驗，來比較兩種方法對電池續航時間的影響。實驗安排模擬了常見的應用情況，如通過Wi-Fi傳遞的視頻流和對SD內存卡的讀/寫操作。在此情形下，實驗發現使用降壓-升壓穩壓器的方法可使電池續航時間延長8%以上。圖2顯示了在同一個負載下分別使用電池直接給LDO供電和通過降壓升壓轉換器再給LDO供電的兩種情況下的電池放電曲線。

　　2 降低無負載靜態電流

　　除了正常工作期間的能量節省，如圖3所示，開關轉換器還能從實驗中使用的ISL91106降壓-升壓轉換器集成的低功耗旁路模式獲益良多。在低功耗旁路模式下，轉換器的輸出直接連接至輸入。該特性可幫助使轉換器的無負載靜態電流降低多達98%，同時維持下游子系統(如PMIC、SoC、音頻、顯示屏、攝像頭和接口外設)的睡眠模式或“keep-alive”功能。

　　這一由邏輯方法控制實現的旁路功能可向系統工程師提供傳統開關轉換器無法提供的靈活性。一旦該旁路功能被禁用，轉換器就能回到良好的穩定輸出電壓。

　　諸如ISL91106和ISL91107等下一代降壓-升壓轉換器采用可提供高達96%效率的H橋架構，解決方案總尺寸小于20 mm2，同時在使用典型鋰離子/鋰聚合物電池的情況下，仍然可以提供高達9W的輸出功率。