适用于便携式数字终端的电源转换器

　　引言：

　　近年来，手机和，数码相机和多媒体个人播放器（PMP）等便携式终端产品在范围内持续持续升温，同时应对消费者需求的新功能也层出不穷，功能的增多势必导致系统耗电量的提升，为了满足更低功耗、更小尺寸的要求，电源管理IC的选择在便携产品设计中成为至关重要的因素。据Databeans预测电源管理芯片已经成为半导体市场的亮点如图1。特别是手机为首的手持终端设备趋向于低电压化，波纹噪声等的处理和输出电压的要求越来越高，这也成为困扰整机设计师和电源IC设计师们的重要课题。富士通常年以来致力于电源IC的研发，已经成功推出了数百款的电源IC产品。在日本的DC/DC市场份额名列前茅。多年来在被许多的厂商大量采用。特别是，富士通在面向便携式产品的电源管理IC的开发拥有丰富的经验，常年为日本国内各大数码相机,数码摄像机以及手机厂商提供高品质的电源管理芯片。为了满足便携式终端对电源的需求，位与日本的富士通电源研发中心 推出了面向便携式产品的“MB39C014”（单通道，内置FET电流控制模式同步整流降压型DC/DC转换器）和MB39C015（双通道，内置FET电流控制模式同步整流降压型DC/DC转换器）这两款的产品。MB39C014和MB39C015为内置MOS管，每个通道输出电流高达800mA, 拥有低噪声，高启动响应，电源启动顺序控制等特点，特别适合PMP,PND，数码相机，手机，硬盘，DVD驱动器，EVD驱动器等产品

　　图1：电源管理市场持续升温。

　　富士通MB39C014（单通道）和MB39C015(双通道)的工作频率设定在固定的2MHz（MB39C014亦可设定3.2MHz），通过同步整流方式，不但转换效率高，也由于搭载了高性能内置MOS管，非常有效的降低了波纹噪音和开关噪音的影响。并且由于内置了电压监测电路，可选择监测电源电压或者输出端电压。电流控制模式与电压控制模式相比，电流控制模式在负载变化时的瞬态响应性能非常。而且相位补偿时也无需外置任何电阻或电容，大大减少了IC周围零部件数量，帮助设计人员减少设计工序，有效的降低BOM成本。而且由于采用了电流控制模式，持续监测电流状况，无需再内置软启动和短路保护等功能。通过控制DAC可以对输出电压进行设定，也可通过电阻分压来调节内部电压以达到设定数出电压的目的。另外MB39C015还内置了温度保护功能，UVLO等保护功能。非常特别适合数码相机，手机，硬盘，PMP,PND，DVD驱动器，EVD驱动器等产品

　　图2：产品规格。

　　1.功能说明

　　本产品主要由7大主要功能单元组成

　　① PWM逻辑控制单元

　　工作时,内置振动发生器(方形波发生电路)产生2MHz的工作频率，通过让内置的Pch/Nch MOSFET进行同步整流来进行控制。

　　该单元考虑了同步整流所导致的贯穿电流的可能性，并对此作了防护措施。

　　② Iout合成单元

　　检测内置的Pch MOS FET流入外部电感的电流(ILX)。

　　将ILX的峰值电流IPK进行I-V转换，将转换后的VIDET和误差放大器的输出值进行比较，使PWM逻辑控制单元控制Pch MOS FET “OFF”。

　　③ Error Amp 相位补偿单元

　　将VREF等的标准电压和输出电压进行比较。MB39C015内置了相位补偿电路，已将IC调整到工作状态。因此，完全不需要考虑相位补偿和为相位补偿外置器件等问题。

　　④ VREF单元

　　高的标准电压产生BGR(Band Gap Reference)电路。输出电压为1.30V(标准)。

　　⑤ VDET单元

　　用来监测VDD端口。通常XPOR端口通过外置电阻作为VDD端口的pull-up来使用，当VDET端口的电压达到0.6V的时候输出状态为“H”。

　　⑥ UVLO

　　防止低电源电压状态时误工作的单元。低电源电压时输出状态为“Hi-Z”

　　⑦ 保护电路单元

　　内置过热保护电路单元。当芯片温度达到或超过135度时候，自动将SW FET的Nch和Pch同时设定为“OFF”。

　　虽然没有特地设置专用的过电流保护单元，但由于该芯片采用的是电流控制模式，随时监测峰值电流，进而进行控制。

　　图3. MB39C014 方框图。

　　特点

　　1．波纹噪声小

　　由于采用PWM模式，波纹波形相对较稳定。因此无需配备许多旁路电容（Bypass-capacitor）。[请参照图4]

　　2. 启动响应时间快

　　可以大大的缩短系统启动所需时间。[请参照图5]

　　3. 可以设定每个输出通道启动时间

　　不但可以通过CTL信号来控制每个通道的启动的ON/OFF，还可以通过设定电容和电感的常数来调整每个通道启动所需的时间。

　　4. 可以控制电源的启动顺序（sequence）

　　利用VDET的功能，检测标准电压，通过CTL的控制可以调整输出电压的顺序。

　　5. 多重方式设定输出电压

　　通过DAC或者外部电阻来调整VREFIN端口的附加电压，可以通过下列等式来设定输出电压。

　　Vout= 3*VREFIN

　　这项技术也被用于手机中Power AMP专用电源当中。

　　图4：开关波形(PWM模式) 。

　　图5：CTL端口响应特性。

　　向大家介绍MB39C014和MB39C015的应用实例