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标题: 高集成度电源管理芯片满足便携设备应用需求 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-12 23:05
标题: 高集成度电源管理芯片满足便携设备应用需求
目前手机、多媒体数码音乐视听产品、专业的摄像、摄影电子产品等都在向小型化、高集成度、更高性能方向发展。手持产品的多媒体功能越来越丰富，上述演进归功于半导体行业的快速发展。从分离的电源芯片，到高集成的PMU，从分离的射频、基带、存储器件，到单芯片SoC。高集成度的半导体器件实现了产品性能的升级以及功能的快速拓展。LDO作为其中的关键器件，与其发展息息相关，对于复杂的手持设备，对LDO的要求也是多方面的，涉及噪声抑制比、静态电流、散热、工作温度范围等。
为满足市场需求，圣邦微电子陆续推出数款高集成度的多通道电源产品，例如5/7通道的DC/DC SGM2100、SGM2101，4通道的高性能射频LDO SGM2024 SGM2026等等，满足了国内手持设备对高集成度、小芯片尺寸的需求，创造了新的市场热点。

其中，SGM2026是圣邦微电子针对系统多电源需求（尤其是对干扰、抑噪、高输出稳定度有特殊需要）推出的一款4通道200mA额定输出电路，通道输出PSRR高达68dB（1kHz）以上的线性稳压电源，可以满足数码相机、GPS、手机、移动数字电视等手持电子产品对高集成度电源管理芯片的需求。芯片管脚功能如图1所示。

图1 、SGM2026芯片管脚功能分布。

SGM2026基本性能参数如下：

1 输出噪声极低：典型情况30?Vrms(10Hz~100kHz)，可满足大多数模拟信号处理要求；

2 每个通道在200mA负载的情况下，压差低至220mV，可以极大的延长手持产品系统电源的寿命；

3 空载时系统静态电流低至340?A，可以充分节省系统有限的电量，延长待机时间；

4 PSRR参数在1kHz时高达68dB,可以抑制掉绝大多数系统不需要的噪声；

5 过温保护和限流保护功能，可以保证系统的可靠性和安全性；

6 单路关断功能及系统关断电流低至10nA, 可以保证关机状态下的零漏电；

7 -40℃～+85℃正常工作温度范围，可以满足绝大多数行业领域应用；

8 TQFN（3mmx3mm) 封装，保证了有效散热及极小尺寸，与单通道SOT23-5封装（便携产品中最普及的封装）尺寸相同。

就应用领域来说，手机作为手持电子产品的集大成者，代表了半导体行业的发展特点，几十克的重量，不到名片大小的尺寸，完成了系统的通话、信息的传输、音频和视频等多媒体文件的处理、网络的链接、卫星与地面内容的传输与解析。而这些复杂的功能，通常由基带、射频、存储等不同的功能单元组成，而不同的功能块对电源的需求不同，例如时钟部分，需要极低的噪声和稳定的输出，对电源芯片具有较高的需求。同样，射频部分的信号发射和接收，都需要稳定、干净的电源，对瞬态响应特性，也有较高的要求，系统的I/O端口，也需要一个稳定电压参考，能够完成信号的吞吐传输，而基带的内核电源，需要高效稳定，保证足够长的工作时间。

圣邦微电子的SGM2026在TD-SCDMA平台和CDMA手机平台上得到了广泛的应用，在多家设计公司的方案中发挥着关键作用，无论在性能和体积上，为各种方案的及时有效的实现，提供了较大的便利。可以保证客户用简单的方式，来完成一个复杂的PMU来实现的上电、去电时序控制，有效的节省了整个系统成本及性能。应用线路如图2所示。

图2：SGM2026在TD-SCDMA平台和CDMA手机平台上的应用线路图。

图3描述了SGM2026的功能实现案例。在市面部分手机平台中，通过SGM2026,产生4路独立的2.8V电压，每一路都可以根据系统上电时序的要求，控制输出，例如：系统基带需要的锁相环电压 Vpll, 射频收发用的电压基准，Vtx / Vrx, 以及给外围辅助系统例如FM，WiFi等功能模块用Vi/o... 当系统上电时，需要先对系统进行初始化，然后打开外围的射频及其他的辅助单元，之后根据用户需求，启动FM或者WiFi等功能模块。SGM2026的4组输出单独控制的设计方式，可以满足用户根据系统要求时序上电。而且SGM2026具有不同通道间的高隔离度，每路输出电压的低噪声（<30?VRMS)，以及对于电源噪声的高抑制比(>70dB，1kHz)，这些特性恰好可以满足手机系统基带和射频对电源的高度可靠性、稳定性和高噪声抑制能力需求。此外，高集成度带来的成本降低，也迎合了经济不景气时代的产品需求。

手机系统需要的是高度可靠的稳定性和噪声抑制能力，而方案设计公司在实现产品的过程中，充分考虑了芯片的热耗散控制、系统噪声的抑制等因素，通过优化布线实现散热处理，尽可能近的系统走线，使输出靠近负载端，以及按照不同单元参数特性（模拟、数字），充分考虑系统电源的共地设计，来降低因为高集成度带来的未知风险，例如负载容性参数超出规范，不同通道间的干扰造成系统的不稳定等等。而不同通道的单独控制，配合系统必须的时序控制，客户设计过程中考虑了可能存在的电源倒灌等风险。利用对地下拉等方式，避免芯片的控制失效。通过选择具有快关断特性的产品，实现上电、去电的时序规范控制，采用2~3颗产品即可实现多路系统电源，达到系统设计目标。

图3：基于SGM2026的手机功能实现案例。

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