高效的智能手机SD闪存供电方法

高效的智能手机SD闪存供电方法

表1列出了图3所示LDO在300mA和400mA输出电流情况下的转换效率。计算出的LDO转换效率为 78%，故功耗分别为240mW和 320mW。

表1： LDO与 6MHz降压转换器和3MHz降压转换器的电源效率与功耗对比。

然而，许多系统设计人员都认为320mW甚至 240mW的功耗都是不可接受的。幸运的是，现在可以采用如图4所示的开关转换器来获得更高的功率转换效率。

图4：FAN5362降压转换器实现2.9V SD卡的供电电路。

按照表1的计算，对于300mA的系统，FAN5362能把功耗降至55mW；对于400mA的系统，FAN5362能将功耗降至101mW。这些效率值根据所测得的FAN5362效率曲线而获得。图5显示了AutoPFM (实线) 和 ForcePWM (虚线)的效率曲线。在优化FAN5362效率的同时，选择3MHz作为额定开关频率，因为它能够提供尺寸和效率之间的最佳权衡。从表1可看出，对于这种功耗敏感应用，采用6MHz开关频率时的功耗远远大于采用3MHz开关频率时的功耗。

图5：FAN5362 效率与负载电流的关系，AutoPFM为实线 ， ForcePWM为虚线。

虽然选择一个降压转换器来取代LDO似乎意义不大，但考虑到降压转换器必须能在极高占空比下工作，这就变得十分重要了。如果降压转换器的输出设定为2.9V，电池电压低到3.3V，降压转换器在88%的占空比下工作。在某些负载和输入电压条件下，降压转换器甚至会被迫停止开关，并在100%占空比下工作。若手机开始发射GSM脉冲，在低电池电压(VVBAT)情况下，这种情形会变得更加严重。GSM脉冲可能高至2A，而且在这些脉冲期间，锂离子电池的输出阻抗会使电池电压下降400mV。对LDO而言， VVBAT的突然下降是有益的，因为LDO总是工作在线性区域。但对降压转换器，情况就不同了，因为它们必须逐渐从开关状态转变为100%导通，一旦电池电压回到3.3V，就再一次回到开关状态。在这个期间，高侧器件完全导通，降压转换器的输出电压仅为VVBAT– RDS(ON) *I – DCR*I，其中RDS(ON)是高侧FET的导通阻抗，DCR是电感的串行阻抗，I是存储器负载电流。

FAN5362经过专门设计以处理上述最小过冲/下冲。此外，FET的控制机制和RDS(ON) 也经过精心设计，以确保输出电压绝不低于2.7V，甚至包括了线路和负载瞬态响应。对存储器来说，这点至关重要，因为SD规范2.0版要求工作电压范围在2.7至3.6V之间。

虽然工艺几何尺寸的进步满足了对超紧凑型、低价SD存储器的需求，但这种大容量器件也带来了功耗问题。利用专门针对这类应用而设计的降压转换器FAN5362等产品来替代目前的LDO，可以解决这一难题。图6是完整的FAN5362功率解决方案的典型原理示意图和PCB版图。

图6：FAN5362的典型原理示意图及PCB版图。