電源和電源管理的技術發展趨勢

Tony Armstrong

產品市場經理

電源產品部

tarmstrong@linear.com

凌特公司

（2005年4月29日）

 
　　問題一：電源/電源管理的技術發展趨勢有哪些？

　　答：數字IC越來越多地采用深亞微米CMOS晶圓制造工藝，這使CPU和DSP內核電壓降至1V以下。這將需要一類新型功率轉換IC，這種IC必須接受低電壓輸入并提供遠低于1V的輸出電壓，并且具有合理的輸出電流、高轉換效率、低噪聲以及外形扁平和占板面積緊湊的特點。顯然，在許多手持式應用中，存在著一種向低Vin和非常低壓差（VLDO）發展的趨勢。隨著DSP內核電壓向1V以下推進勢頭的愈演愈烈，從一個低電源軌來供電的需求變得非常引人注目。例如，采用一個VLDO來實現1.8V至1.5V轉換的效率高達83.3%！

　　同時，功能豐富的新型電池供電型手持式設備的一個日漸凸顯的重要發展趨勢是采用開關電源來取代線性穩壓器，旨在延長電池的使用壽命。但這又會引發其他的設計問題，原因是許多手持式設備都具有對噪聲敏感的板載無線電電路以及敏感的板載RF接收器。噪聲發生器（開關電源）與對噪聲敏感的電路的這種組合將形成潛在的干擾。

　　傳統的解決方案一直是使噪聲發生電路遠離對噪聲敏感的電路。但在如今的手持式設備（例如智能型電話）中，由于內部布局已經非常緊湊，所以這種做法已不再可行。而求助于屏蔽法則會因為成本和尺寸方面的原因而變得不切實際。傳統型開關電源采取的是將噪聲能量集中于窄帶諧波之中。不過，如果這些諧波當中的一個恰巧與某一敏感頻率（例如接收器的中頻通帶）重合，則很有可能產生干擾。這一發展趨勢迫使IC制造商不得不設計在輸入和輸出端均具有低噪聲、且電磁干擾（EMI）輻射很低的產品。

　　問題二：貴公司提供了哪些類型的新產品/技術？其應用領域是什么？

　　答：一種擁有成功使用經驗的降噪技術是使DC/DC轉換器的系統時鐘產生顫動。這種方法及其最終的擴頻操作使得能夠利用一個偽隨機數（PRN）序列來對開關頻率進行調制，以消除窄帶諧波。凌特的LTC3251便是實現了片上擴頻的一款IC實例。LTC3251是一款500mA、高效、低噪聲、無電感器降壓型DC/DC轉換器。LTC3251的擴頻振蕩器是專為生成一個在逐個周期之間具有隨機時間間隔（但固定于1MHz和1.6MHz之間）的時鐘脈沖而設計的。這樣做的好處是可以把開關噪聲散布于眾多的頻率之上。

　　凌特公司于2005年推出多款采用片上擴頻技術的新產品。近期面市和具有該功能的部分產品包括LTC3252、LTC3445、LTC3736-1和LTC3808。

　　現在，讓我們研究一下線性穩壓器。我們正在目睹的一個最大的變化就是非常低壓差穩壓器（即VLDO）的出現。它們可被定義為具有低至1V輸入電壓且在100mA輸出電流條件下的典型壓降小于200mV的線性穩壓器。除了這些特征之外，LDO還在進行適應性調整，以提供更加優良的噪聲性能、采用更小的封裝并實現卓越的負載瞬態響應和穩定性。凌特已經開始在此領域推出產品，LT3020非常低壓差穩壓器（VLDOTM）便是其中之一。LT3020能夠接受0.9V～10V的輸入電壓，并提供100mA的輸出電流和低至0.2V的壓降。

　　LTC1844是一款150mA、微功率、低噪聲、VLDO線性穩壓器。它具有一個1.6V至6.5V的寬輸入電壓范圍。可進行非常低壓差操作（30mV/50mA和90mV/150mA）。電源電流僅為35μA，即使在壓降條件下也不例外。10Hz～100kHz頻率范圍內的噪聲僅為30μVrms，并在整個溫度、電壓和電流范圍內具有1.75% 的電壓準確度。

　　LT3023是一款采用3mm