消(xiao)費(fei)者(zhe)對(dui)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)與(yu)更(geng)高(gao)級(ji)性(xing)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)膨(peng)脹(zhang)。視(shi)頻(pin)編(bian)解(jie)碼(ma)速(su)度(du)更(geng)快(kuai)的(de)處(chu)理(li)器(qi)以(yi)及(ji)日(ri)益(yi)強(qiang)大(da)的(de)硬(ying)盤(pan)驅(qu)動(dong)能(neng)力(li)實(shi)現(xian)了(le)在(zai)一(yi)個(ge)設(she)備(bei)中(zhong)集(ji)成(cheng)音(yin)頻(pin)/視頻的功能

，即便攜式媒體播放器。按照壓縮比率的不同，一款具有20GB硬盤的典型高端播放器可存儲時長為60～80小時的MPGE視頻或時長為500～600小時的MP3音頻。一些型號還可能具有FM調頻功能或數碼相機功能。
 
設計挑戰

不斷發展的消費者需求對技術提出了新的挑戰。音頻/視頻回放、遊戲等功能都需要高效地使用電池電量。設計時尚、小巧、用yong戶hu友you好hao型xing器qi件jian需xu要yao采cai用yong極ji微wei小xiao的de電dian子zi與yu機ji械xie集ji成cheng組zu件jian。為wei了le盡jin可ke能neng延yan長chang工gong作zuo時shi間jian，認ren真zhen考kao慮lv電dian池chi的de化hua學xue特te性xing與yu容rong量liang以yi及ji電dian池chi電dian量liang監jian測ce功gong能neng是shi至zhi關guan重zhong要yao的de。對dui功gong率lv轉zhuan換huan電dian路lu的de正zheng確que選xuan擇ze也ye決jue定ding著zhe電dian池chi為wei係xi統tong供gong電dian的de效xiao率lv。器qi件jian有you著zhe嚴yan格ge的de尺chi寸cun要yao求qiu，因yin此ci設she計ji人ren員yuan應ying在zai小xiao而er薄bo的de封feng裝zhuang中zhong采cai用yong集ji成cheng組zu件jian
，以yi確que保bao良liang好hao的de功gong耗hao性xing能neng。雖sui然ran先xian進jin的de電dian源yuanIC能neng在zai同tong一yi器qi件jian上shang集ji成cheng數shu個ge電dian源yuan通tong道dao，但dan我wo們men必bi須xu了le解jie係xi統tong的de電dian源yuan分fen組zu，以yi避bi免mian過guo度du集ji成cheng。在zai複fu雜za的de電dian子zi係xi統tong中zhong，如ru果guo所suo有you供gong電dian組zu件jian都dou集ji中zhong在zai相xiang同tong的de位wei置zhi，會hui造zao成cheng電dian源yuan管guan理li器qi件jian到dao實shi際ji負fu載zai點dian的de線xian跡ji過guo長chang

，從cong而er會hui導dao致zhi噪zao聲sheng和he散san熱re問wen題ti，進jin而er延yan長chang開kai發fa時shi間jian。

創新型解決方案

一款便攜式媒體播放器處理器、內存以及顯示器需要若幹不同的電壓軌和大量的電源電能。電池必須得到高效充電和管理，並實現從電池電壓到IC 電源電壓的高效率轉換。否則

，用於音頻的電池使用時間持續16小時以及用於視頻回放的電池使用時間持續5小時的目標就很難實現。 

圖1：典型便攜式媒體播放器的電源子係統

圖1顯xian示shi了le針zhen對dui便bian攜xie式shi媒mei體ti播bo放fang器qi的de電dian源yuan子zi係xi統tong。鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian器qi能neng安an全quan準zhun確que地di給gei電dian池chi再zai充chong電dian

，而er精jing確que的de電dian池chi電dian量liang監jian測ce器qi件jian可ke確que定ding充chong電dian狀zhuang態tai
，並bing有you助zhu於yu係xi統tong最zui大da限xian度du利li用yong任ren何he可ke用yong電dian量liang。數shu個ge電dian源yuan轉換器將電池電壓轉換為所需的係統電壓。最重要的是為具有顯示控製器與背光功能的TFT LCD顯示器供電。對於內存以及其他組件而言，主電源為3.3V電壓軌通常需要高達1A的電流。而對硬盤而言，3.3V的de電dian源yuan通tong常chang由you獨du立li的de主zhu電dian源yuan電dian壓ya軌gui提ti供gong，因yin為wei該gai電dian壓ya軌gui由you係xi統tong單dan獨du控kong製zhi以yi實shi現xian在zai不bu需xu要yao時shi將jiang其qi關guan閉bi
，因yin此ci可ke節jie省sheng能neng耗hao。處chu理li引yin擎qing需xu要yao一yi些xie超chao低di內nei核he電dian壓ya，1.2V或1.8V即可。音頻必須是具有線性穩壓器的穩壓輸出以過濾開關轉換器的噪聲。

充電器必須具備管理若幹輸入源的功能，如電腦與外設的USB端口以及AC/DC牆上適配器。在適配器引腳上的輸入電壓額定值高達18V
，這不僅能避免係統在DC電源線路上出現過壓峰值
，而且還能使用價格較低的非穩壓牆上電源。充電IC能neng夠gou決jue定ding進jin入ru電dian池chi的de實shi際ji充chong電dian電dian流liu和he係xi統tong所suo用yong的de電dian流liu。因yin此ci，在zai電dian池chi充chong電dian和he係xi統tong運yun行xing同tong時shi進jin行xing的de情qing況kuang下xia，充chong電dian過guo程cheng也ye不bu會hui出chu現xian非fei正zheng常chang終zhong止zhi問wen題ti。上shang述shu解jie決jue方fang案an實shi現xian了le動dong態tai的de電dian源yuan管guan理li，在zai係xi統tong和he電dian池chi間jian合he理li分fen配pei可ke用yong的deDC輸shu入ru功gong率lv。如ru果guo係xi統tong電dian流liu上shang升sheng，電dian池chi充chong電dian電dian流liu會hui自zi動dong降jiang低di
，反fan之zhi亦yi然ran。這zhe樣yang有you助zhu於yu優you化hua成cheng本ben，使shi牆qiang上shang電dian源yuan也ye能neng滿man足zu係xi統tong整zheng體ti對dui電dian池chi與yu應ying用yong的de平ping均jun用yong電dian需xu要yao

，而er不bu是shi必bi須xu采cai用yong滿man足zu最zui嚴yan格ge用yong電dian條tiao件jian的de電dian源yuan。

我wo們men可ke用yong電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji來lai精jing確que測ce定ding剩sheng餘yu電dian池chi電dian量liang，從cong而er進jin一yi步bu改gai善shan電dian池chi管guan理li。這zhe樣yang，處chu理li器qi就jiu能neng有you效xiao采cai用yong低di功gong耗hao模mo式shi，並bing在zai需xu要yao充chong電dian時shi提ti醒xing用yong戶hu
，從cong而er更geng好hao地di管guan理li媒mei體ti播bo放fang器qi的de功gong耗hao。

媒體播放器的功率轉換主要通過轉換DC穩壓器來實現。我們認為，就穩壓工作而言，線性穩壓器解決方案具有體積小和成本低等優勢。但如果電流超過300A，就(jiu)會(hui)因(yin)為(wei)功(gong)耗(hao)太(tai)高(gao)而(er)需(xu)要(yao)占(zhan)板(ban)很(hen)大(da)且(qie)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)的(de)散(san)熱(re)片(pian)。如(ru)果(guo)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)較(jiao)高(gao)且(qie)輸(shu)入(ru)至(zhi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)分(fen)很(hen)大(da)，就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)此(ci)類(lei)問(wen)題(ti)。假(jia)設(she)我(wo)們(men)用(yong)3.6V的鋰離子電池提供1.2V的內核電壓
，線性穩壓器這時的工作效率隻有33%，電池電力大部分都變成散熱消耗掉了。DC/DC轉換器的工作效率實際高達90%以上，其功耗僅為低壓降穩壓器 (LDO) 功耗的一小部分。
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圖2：具有動態電源管理功能的雙DC輸入線性充電解決方案

圖3：組件數量少且封裝小巧的高頻3MHz DC/DC轉換器

圖3給出了高效功率轉換的實例。為了給1.5V 500mA編碼器/解碼器引擎提供內核電壓，我們采用了一款具有FET的高度集成的同步DC/DC轉換器，從而實現了最大功率效率

，並盡可能地減少了外部組件數。采用該解決方案時，無需使用占板較大的散熱片。相對DC/DC控製器解決方案而言，高度集成的DC/DC轉換器采用片上轉換FETbingshixianneibubuchangjizhi。zhejiushishuo
，shejigongchengshibubixuanzewaibujingtiguan
，yebubicaiyongangguiernanyongdeshejiruanjianlaifenxibuchangyuwendingtiaojian。zujianxuanzefeichangfangbian，womenzhixuanzhaochanpinshuomingshucaiyongtuijiandedianganqijike。

圖1顯xian示shi了le針zhen對dui便bian攜xie式shi媒mei體ti播bo放fang器qi的de電dian源yuan子zi係xi統tong。鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian器qi能neng安an全quan準zhun確que地di給gei電dian池chi再zai充chong電dian，而er精jing確que的de電dian池chi電dian量liang監jian測ce器qi件jian可ke確que定ding充chong電dian狀zhuang態tai，並bing有you助zhu於yu係xi統tong最zui大da限xian度du利li用yong任ren何he可ke用yong電dian量liang。數shu個ge電dian源yuan轉換器將電池電壓轉換為所需的係統電壓。最重要的是為具有顯示控製器與背光功能的TFT LCD顯示器供電。對於內存以及其他組件而言，主電源為3.3V電壓軌通常需要高達1A的電流。而對硬盤而言
，3.3V的de電dian源yuan通tong常chang由you獨du立li的de主zhu電dian源yuan電dian壓ya軌gui提ti供gong
，因yin為wei該gai電dian壓ya軌gui由you係xi統tong單dan獨du控kong製zhi以yi實shi現xian在zai不bu需xu要yao時shi將jiang其qi關guan閉bi，因yin此ci可ke節jie省sheng能neng耗hao。處chu理li引yin擎qing需xu要yao一yi些xie超chao低di內nei核he電dian壓ya，1.2V或1.8V即可。音頻必須是具有線性穩壓器的穩壓輸出以過濾開關轉換器的噪聲。

充電器必須具備管理若幹輸入源的功能，如電腦與外設的USB端口以及AC/DC牆上適配器。在適配器引腳上的輸入電壓額定值高達18V
，這不僅能避免係統在DC電源線路上出現過壓峰值，而且還能使用價格較低的非穩壓牆上電源。充電IC能neng夠gou決jue定ding進jin入ru電dian池chi的de實shi際ji充chong電dian電dian流liu和he係xi統tong所suo用yong的de電dian流liu。因yin此ci
，在zai電dian池chi充chong電dian和he係xi統tong運yun行xing同tong時shi進jin行xing的de情qing況kuang下xia，充chong電dian過guo程cheng也ye不bu會hui出chu現xian非fei正zheng常chang終zhong止zhi問wen題ti。上shang述shu解jie決jue方fang案an實shi現xian了le動dong態tai的de電dian源yuan管guan理li，在zai係xi統tong和he電dian池chi間jian合he理li分fen配pei可ke用yong的deDC輸shu入ru功gong率lv。如ru果guo係xi統tong電dian流liu上shang升sheng，電dian池chi充chong電dian電dian流liu會hui自zi動dong降jiang低di，反fan之zhi亦yi然ran。這zhe樣yang有you助zhu於yu優you化hua成cheng本ben，使shi牆qiang上shang電dian源yuan也ye能neng滿man足zu係xi統tong整zheng體ti對dui電dian池chi與yu應ying用yong的de平ping均jun用yong電dian需xu要yao，而er不bu是shi必bi須xu采cai用yong滿man足zu最zui嚴yan格ge用yong電dian條tiao件jian的de電dian源yuan。

我wo們men可ke用yong電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji來lai精jing確que測ce定ding剩sheng餘yu電dian池chi電dian量liang，從cong而er進jin一yi步bu改gai善shan電dian池chi管guan理li。這zhe樣yang，處chu理li器qi就jiu能neng有you效xiao采cai用yong低di功gong耗hao模mo式shi
，並bing在zai需xu要yao充chong電dian時shi提ti醒xing用yong戶hu
，從cong而er更geng好hao地di管guan理li媒mei體ti播bo放fang器qi的de功gong耗hao。

媒體播放器的功率轉換主要通過轉換DC穩壓器來實現。我們認為，就穩壓工作而言，線性穩壓器解決方案具有體積小和成本低等優勢。但如果電流超過300A
，就(jiu)會(hui)因(yin)為(wei)功(gong)耗(hao)太(tai)高(gao)而(er)需(xu)要(yao)占(zhan)板(ban)很(hen)大(da)且(qie)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)的(de)散(san)熱(re)片(pian)。如(ru)果(guo)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)較(jiao)高(gao)且(qie)輸(shu)入(ru)至(zhi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)分(fen)很(hen)大(da)，就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)此(ci)類(lei)問(wen)題(ti)。假(jia)設(she)我(wo)們(men)用(yong)3.6V的鋰離子電池提供1.2V的內核電壓，線性穩壓器這時的工作效率隻有33%，電池電力大部分都變成散熱消耗掉了。DC/DC轉換器的工作效率實際高達90%以上，其功耗僅為低壓降穩壓器 (LDO) 功耗的一小部分。

圖3給出了高效功率轉換的實例。為了給1.5V 500mA編碼器/解碼器引擎提供內核電壓
，我們采用了一款具有FET的高度集成的同步DC/DC轉換器，從而實現了最大功率效率
，並盡可能地減少了外部組件數。采用該解決方案時，無需使用占板較大的散熱片。相對DC/DC控製器解決方案而言，高度集成的DC/DC轉換器采用片上轉換FETbingshixianneibubuchangjizhi。zhejiushishuo
，shejigongchengshibubixuanzewaibujingtiguan，yebubicaiyongangguiernanyongdeshejiruanjianlaifenxibuchangyuwendingtiaojian。zujianxuanzefeichangfangbian，womenzhixuanzhaochanpinshuomingshucaiyongtuijiandedianganqijike。