便携式应用处理器设计中的电源管理

当今便携式应用处理器的电源管理解决方案的集成度越来越高。总功耗、待机和深度睡眠的电流消耗会影响电池的大小、物料单(BOM)的成本和产品的认知度。

图1：把LDO调整器直接连接到锂电池是应用处理器电源管理的最简单和成本最低的解决方案。

当设计便携式设备—如智能电话或PDA—的时候，系统设计工程师必须考虑许多电源的变量。随着它们消耗的功率越来越大，智能电话要求高度集成的电源管理解决方案，以便在尽可能最小的PCB面积中实现电池寿命最长的设计目标。

当今的应用处理器需要为内核、I/O、存储器和外部设备等等提供不同的电源域。例如，LP3971就是一种设计用来满足所有这些要求的 电源管理单元(PMU)，它利用了3个高效率的降压转换器和6个 低压差(LDO)调整器。

应用处理器需要多种电源电压，这些电压可以通过核心电源管理和系统的架构进行优化。LP3971具有由 I2C控制的输出电压、工厂可配置的上电顺列和缺省的输出电压，可以满足范围广阔的系统要求。

本文重点讨论如何利用诸如LP3971之类的器件与降压型转换器及LDO功能相结合，为PDA/智能电话应用中的微处理器的低电压供电。

当设计一个系统的时候，必须对架构进行平衡，包括成本、PCB面积、元器件大

小、通话时间、待机时间、电池容量和进度表等等的要求。微处理器RAM需要1.5V、最大电流为400mA的电源。让我们从最简单、成本最低的解决方案—直接连接到锂电池的LDO—开始(图1)。

电池电压将从4.2V开始跌落到3.2V，在该电平系统进入深度睡眠，直到电池被充电或更换。图2所示为一个典型的锂电池放电周期。

对于如图1所示的配置，LDO 5的效率将是：

LDO百分比效率= [(Vout * Iout) / Vin * (Iout Iq)] * 100

对于本文中这个和其它的例子，相对Iout(400mA)而言，Iq因为非常小被忽略了(40mA)。

效率方程式然后变为：

百分比效率=[(Vout)/(Vin)] * 100。

对于Vin = 4.2V 且 Vout = 1.5V, LDO的效率为1.5/4.2 = 36%。总功率Pt = 4.2 * 0.400 = 1.70W。

图2：典型的锂例子电池放电曲线。