智能电源管理:管理 SoC 电力的技术,第 2 部分

出处:维库电子市场网时间:2024-12-11
  系统级芯片 (SoC) 应用需要对其电源管理电路进行设计。DC/DC 转换器稳压器就是这个概念的一个很好的例子,它能够控制和调节集成电路内部负载的电压。

  开关稳压器 (SWR) 的一个重要参数是转换比,即转换器的输出调节电压与输入电源电压之间的比率。转换比参数的有趣之处在于,它取决于占空比,即 t上、功率从输入流向输出的时间间隔和开关周期 TS,SWR 的电源开关完全换向的时间间隔(图 1)。


   图 1.SWR 的基本方案:电源开关 S1 和 S2 的交替换向会产生一个脉冲波形,该波形必须通过低通滤波器过滤才能产生输出直流电压 VOUT,在实际应用中,该电压在直流调节值上会呈现一点纹波。通常 S1 是 P-MOSFET(因为它的衬底需要 VIN 很好地反向极化衬底的 n 电荷),S2 是 N-MOSFET(因为它的衬底需要接地电位才能很好地反转衬底的 p 电荷)
  根据转换比和占空比之间的关系,有不同类型的 SWR,主要分为三类:
  降压
  升压
  升压/降压

  所有这些类型的转换器都包括一个电感器,一个线性元件,其电压-电流关系是差分的,如公式 1 所示。

  智能电源管理:将电力管理到 SoC 中的技术,第 2 部分如果我们假设流入电感器的电流在开关周期内没有下降到零——(模式称为 CCM,连续导通模式),电感器电流也将是周期 T 的周期性S.因为我们有一个线性电路元件,所以电感中的电流是周期性的,因此通过应用公式 1,我们得到(公式 2):

  智能电源管理:将电力管理到 SoC 中的技术,第 2 部分在第 1 部分中,我们介绍了 t 之间的关系上和 t离时间间隔和切换周期 TS (方程 3)

  我们将使用公式 1、2 和 3 来获得每种类型 SWR 的电压转换比(以 CCM 为单位)。在第 3 部分中,您将看到 V 的决赛外/V在比率分别为:

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  V 之间的关系类型在和 V外让 SoC 设计人员选择电源电路。例如,如果 SoC 内部有一个内存块,要求电压大于写入操作的电源电压,则升压稳压器是驻波比 (SWR) 可能配置的选择。

  此外,每种类型的 SWR 的转换比表明,输出电压可以通过良好的逻辑电路设计来控制,以控制 SWR 电源开关的占空比 D,如图 2 所示。

  稳压器
  图 2.LM2577 是一款电流模式控制开关稳压器 IC,内置 NPN 开关,额定开关电流为 3A,击穿电压为 65V。常用的应用是 Boost 稳压器,其中 output 总是大于 input。
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