嵌入式系统电源芯片选型与应用(2)

普通线性稳压器的特点如下：

① 调整管功耗较大，电源效率低，一般只有45%左右。

② 体积大，需要占用较大的板子空间。

③ 发热严重，要求较高的场合需要安装散热器。

④ 静态电流较大，一般在mA级。

⑤ 需要外接容量较大的低频滤波电容，增大了电源的体积。

普通线性稳压器价格低，静态电流大，效率较低，最小输入/输出电压差较大，只能用于降压且对电源效率和体积没有严格要求的场合，如充电器、实验仪器等。

1.1.2  低压差线性稳压器

低压差线性稳压器的工作原理与普通线性稳压器的原理完全一样，都是通过控制调整管上的压降变化来稳定输出电压。二者的差异在于采用的调整管结构的不同，从而使LDO比普通线性稳压器压差更小，功耗更低。

需要说明的是，实际的线性稳压器还应当具有许多其他的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，很多芯片的调整管采用MOSFET。

当用在降压并且输入/输出电压很接近的场合，选用LDO稳压器是一种不错的选择，根据上文线性稳压器效率的分析可知，当输入/输出压差较小时，LDO可以达到较高的效率。因此，在把锂离子电池电压转换为3 V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽然电池的能量最后有10%不能使用，LDO稳压器仍然能够保证电池较长的工作时间，同时噪音较低。

此外，LDO具有极高的信噪抑制比，非常适合用做对噪声敏感的小信号处理电路供电。同时，由于没有开关时大的电流变化所引发的电磁干扰，所以便于设计。很多手机、便携式设备等对干扰敏感的设备很多都采用多路输出的LDO用作系统的电源芯片。

1.2  开关电源

1.2.1  电容式开关电源

电容式开关电源（即电荷泵）基本工作原理是利用电容的储能的特性，通过可控开关（双极型三极管或者MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。电容式开关电源可以用于升压和降压。

其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0?5、2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

电荷泵的特点有：

① 转换效率与输入电压密切相关。电荷泵的近似效率计算公式：

其中：Vout为输出电压；Vin为输入电压；n为倍率。

由式(3)可以看出，当输出电压和倍率一定时，输入越小，电荷泵的效率越高。电荷泵效率一般可以达到75%以上。

② 输出电压一般是输入电压的倍数，它能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压，常见的有±0.5倍压、±1倍压、±1.5倍压、±2倍压、±3倍压。当然，一些新型的片子也支持输出电压可调，如MAX1759，输入电压范围是1.6～5.5 V，输出可固定为3?3 V或在2?5～5?5 V内可调，可提供最大100 mA的输出电流。

② 输出电流较小，一般在300 mA以下。

③ 设计简捷，占用印制板面积小，容易使用。

④ 低EMI和输出纹波。

⑤ 价格中等。

对采用电池供电的便携式电子产品来说，采用电荷泵变换器来获得负电源或倍压电源，不仅仅减少电池的数量、减少产品的体积、重量，而且在减少能耗延长电池寿命等方面起到极大的作用。在手机和其他的一些通信设备中，常用电荷泵来驱动白光LED用作LCD背光电源。

1.2.2  电感式开关电源

利用电感的储能的特性，通过可控开关进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电感里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。(责任编辑：admin)