適用于便攜式數(shù)字終端的電源轉(zhuǎn)換器

時(shí)間：2013-03-12 21:46:10

關(guān)鍵字：電源轉(zhuǎn)換器終端 BSP 輸出電壓

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[導(dǎo)讀]引言：近年來，手機(jī)和，數(shù)碼相機(jī)和多媒體個(gè)人播放器（PMP）等便攜式終端產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)持續(xù)持續(xù)升溫，，同時(shí)應(yīng)對消費(fèi)者需求的新功能也層出不窮，功能的增多勢必導(dǎo)致系統(tǒng)耗

引言：近年來，手機(jī)和，數(shù)碼相機(jī)和多媒體個(gè)人播放器（PMP）等便攜式終端產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)持續(xù)持續(xù)升溫，，同時(shí)應(yīng)對消費(fèi)者需求的新功能也層出不窮，功能的增多勢必導(dǎo)致系統(tǒng)耗電量的提升，為了滿足更低功耗、更小尺寸的要求，電源管理IC的選擇在便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì)中成為至關(guān)重要的因素。據(jù)Databeans預(yù)測電源管理芯片已經(jīng)成為全球半導(dǎo)體市場的亮點(diǎn)如圖1。特別是手機(jī)為首的手持終端設(shè)備趨向于低電壓化，波紋噪聲等的處理和輸出電壓精度的要求越來越高，這也成為困擾整機(jī)設(shè)計(jì)師和電源IC設(shè)計(jì)師們的重要課題。富士通常年以來致力于電源IC的研發(fā)，已經(jīng)成功推出了數(shù)百款的電源IC產(chǎn)品。在日本的DC/DC市場份額名列前茅。多年來在全球被許多頂級的廠商大量采用。特別是，富士通在面向便攜式產(chǎn)品的電源管理IC的開發(fā)擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，常年為日本國內(nèi)各大頂級數(shù)碼相機(jī),數(shù)碼攝像機(jī)以及手機(jī)廠商提供高品質(zhì)的電源管理芯片。為了滿足便攜式終端對電源的最新需求，位與日本的富士通專業(yè)電源研發(fā)中心推出了面向便攜式產(chǎn)品的“MB39C014”（單通道，內(nèi)置FET電流控制模式同步整流降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器）和MB39C015（雙通道，內(nèi)置FET電流控制模式同步整流降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器）這兩款的產(chǎn)品。MB39C014和MB39C015為內(nèi)置MOS管，每個(gè)通道最大輸出電流高達(dá)800mA, 擁有低噪聲，高啟動(dòng)響應(yīng)，電源啟動(dòng)順序控制等特點(diǎn)，特別適合PMP,PND，數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)，硬盤，DVD驅(qū)動(dòng)器，EVD驅(qū)動(dòng)器等產(chǎn)品

全球電源管理市場持續(xù)升溫（圖1）

富士通MB39C014（單通道）和MB39C015(雙通道)的工作頻率設(shè)定在固定的2MHz（MB39C014亦可設(shè)定3.2MHz），通過同步整流方式，不但轉(zhuǎn)換效率高，也由于搭載了高性能內(nèi)置MOS管，非常有效的降低了波紋噪音和開關(guān)噪音的影響。并且由于內(nèi)置了電壓監(jiān)測電路，可選擇監(jiān)測電源電壓或者輸出端電壓。電流控制模式與電壓控制模式相比，電流控制模式在負(fù)載變化時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)性能非常優(yōu)秀。而且相位補(bǔ)償時(shí)也無需外置任何電阻或電容，大大減少了IC周圍零部件數(shù)量，幫助設(shè)計(jì)人員減少設(shè)計(jì)工序，有效的降低BOM成本。而且由于采用了電流控制模式，持續(xù)監(jiān)測電流狀況，無需再內(nèi)置軟啟動(dòng)和短路保護(hù)等功能。通過控制DAC可以對輸出電壓進(jìn)行設(shè)定，也可通過電阻分壓來調(diào)節(jié)內(nèi)部電壓以達(dá)到設(shè)定數(shù)出電壓的目的。另外MB39C015還內(nèi)置了溫度保護(hù)功能，UVLO等保護(hù)功能。非常特別適合數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)，硬盤，PMP,PND，DVD驅(qū)動(dòng)器，EVD驅(qū)動(dòng)器等產(chǎn)品.

項(xiàng) 目

MB39C015

MB39C014

通道數(shù)	2通道	1通道
高轉(zhuǎn)換效率	96%(最大)
輸出電流	≦800mA QFN-24*每個(gè)通道的輸出電流在容許值范圍內(nèi)可任意設(shè)定（另有BCC-20，SSOP-20可選擇）		≦800mA SON-10（另有BCC-10可選擇）
輸入電壓范圍	2.5V to5.5V
輸出電壓范圍	0.45V to 3.9V		0.45 to 3.6V
工作頻率	2MHz(標(biāo)準(zhǔn))		2MHz/3.2Hz
待機(jī)模式時(shí)電流	低于1μA
內(nèi)置溫度保護(hù)功能	UVLO，過熱保護(hù)
封裝	SSOP-20,BCC-20, QFN-24		BCC-10,SON-10

1.功能說明　本產(chǎn)品主要由7大主要功能單元組成　

①邏輯控制單元 PWM

工作時(shí),內(nèi)置振動(dòng)發(fā)生器(方形波發(fā)生電路)產(chǎn)生2MHz的工作頻率，通過讓內(nèi)置的Pch/Nch MOSFET進(jìn)行同步整流來進(jìn)行控制。該單元考慮了同步整流所導(dǎo)致的貫穿電流的可能性，并對此作了防護(hù)措施。

②合成單元 I_out

檢測內(nèi)置的Pch MOS FET流入外部電感的電流(ILX)。將ILX的峰值電流IPK進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的VIDET和誤差放大器的輸出值進(jìn)行比較，使PWM邏輯控制單元控制Pch MOS FET “OFF”。

③ 相位補(bǔ)償單元 Error Amp

將VREF等的標(biāo)準(zhǔn)電壓和輸出電壓進(jìn)行比較。MB39C015內(nèi)置了相位補(bǔ)償電路，已將IC調(diào)整到最佳工作狀態(tài)。因此，完全不需要考慮相位補(bǔ)償和為相位補(bǔ)償外置器件等問題。

④單元 VREF

高精度的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生BGR(Band Gap Reference)電路。輸出電壓為1.30V(標(biāo)準(zhǔn))。

⑤單元 VDET

用來監(jiān)測VDD端口。通常XPOR端口通過外置電阻作為VDD端口的pull-up來使用，當(dāng)VDET端口的電壓達(dá)到0.6V的時(shí)候輸出狀態(tài)為“H”。

⑥ UVLO

防止低電源電壓狀態(tài)時(shí)誤工作的單元。低電源電壓時(shí)輸出狀態(tài)為“Hi-Z”

⑦ 保護(hù)電路單元

內(nèi)置過熱保護(hù)電路單元。當(dāng)芯片溫度達(dá)到或超過135度時(shí)候，自動(dòng)將SW FET的Nch和Pch同時(shí)設(shè)定為“OFF”。雖然沒有特地設(shè)置專用的過電流保護(hù)單元，但由于該芯片采用的是電流控制模式，隨時(shí)監(jiān)測峰值電流，進(jìn)而進(jìn)行控制。[!--empirenews.page--]

圖3. MB39C014 方框圖

特點(diǎn) 1．波紋噪聲小由于采用PWM模式，波紋波形相對較穩(wěn)定。因此無需配備許多旁路電容（Bypass-capacitor）。[請參照圖4] 2. 啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間快可以大大的縮短系統(tǒng)啟動(dòng)所需時(shí)間。[請參照圖5] 3. 可以設(shè)定每個(gè)輸出通道啟動(dòng)時(shí)間不但可以通過CTL信號來控制每個(gè)通道的啟動(dòng)的ON/OFF，還可以通過設(shè)定電容和電感的常數(shù)來調(diào)整每個(gè)通道啟動(dòng)所需的時(shí)間。 4. 可以控制電源的啟動(dòng)順序（sequence）利用VDET的功能，檢測標(biāo)準(zhǔn)電壓，通過CTL的控制可以調(diào)整輸出電壓的順序。 5. 多重方式設(shè)定輸出電壓通過DAC或者外部電阻來調(diào)整VREFIN端口的附加電壓，可以通過下列等式來設(shè)定輸出電壓。 V_out= 3・VREFIN這項(xiàng)技術(shù)也被用于手機(jī)中Power AMP專用電源當(dāng)中。

圖5 CTL端口響應(yīng)特性

最后向大家介紹MB39C014和MB39C015的應(yīng)用實(shí)例