電池基電源管理系統的設計分析
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LDO穩壓器
LDO穩壓器（圖3）是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO（低壓降）穩壓器通常使用功率晶體管（也稱為傳遞設備）作為 PNP。這種晶體管允許飽和，所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。差分放大器的一個輸入監控輸出比率。差分放大器的第2個輸入來自穩定的電壓基準。若輸出電壓相對基準電壓趨向于升高，則加到功率半導體的驅動改變，以保持恒定輸出電壓。
LDO借助輸入和輸出電壓之間的差，使IC穩定輸出電壓。LDO調整輸出電壓直到它的輸入和輸出接近于相互之間電壓降為止。理想的電壓降應盡可能的低，以使功耗最小和效率最高。
LDO穩壓器的壓降決定最低可用電源電壓。對于標定的3~5.5V輸入可標定LDO提供3.3V輸出。在150mA，100mV壓降正在變得更標準化。
現有的LDO穩壓器可提供可調或固定輸出電壓。固定輸出型LDO的輸出電壓變化為±2%~±6%，通常提供1~5V范圍的輸出。
輸出噪聲是LDO穩壓器需考慮的另一問題。通常在寬范圍內額定指標是微伏rms。
電荷泵
電荷泵稱為開關電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”（flying）或“泵送”電容（而非電感或變壓器）來儲能的DC-DC（變換器）。它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產生負電壓。其內部的FET開關陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸入電壓以一定因數（0.5,2或3）倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。這種特別的調制過程可以保證高達80%的效率，而且只需外接陶瓷電容。由于電路是開關工作的，電荷泵結構也會產生一定的輸出紋波和EMI（電磁干擾 ）
電荷泵可分為：1開關式調整器升壓泵 、2無調整電容式電荷泵 、3可調整電容式電荷泵。
電荷泵（開關電容器）IC提供dc-dc電壓變換，是用開關網絡充電和放電一個或多個電容器。開關網絡在電容器的充電和放電狀態之間觸發。
如圖4所示，電容器C1穿梭充電，電容器C2保持電荷和濾波輸出電壓。
基本的電荷泵缺乏穩壓，通常要增加線性穩壓或電荷泵調制。線性穩壓具有最低的輸出噪聲，所以能提供較好的性能。電荷泵調制（控制開關電阻）對于給定的裸片大小（或成本）能提供額外輸出電流，因為穩壓器IC不需要包含串聯通路晶體管。
電荷泵的主要優點是消除了與電感器或變壓器有關的磁場和EMI。存在的一個可能的EMI源是在輸入源或另外電容器連接不同電壓時，高充電電流流到電容器C1。穩定的電荷泵降壓效率大于LDO，但小于電感開關穩壓器。
選擇正確的穩壓器拓撲
合適的電壓穩壓器拓撲選擇從來自電池的輸入電壓和負載所需的電壓和電流著手。在已知這些參數后，就可開始選擇最佳電壓穩壓器IC的進程。
關鍵的參數包括：
最大輸出電流：電壓穩壓器必須在所有工作條件下能提供負載所需的最大電流。一些穩壓器可提供高達10A的電流，而另外一些穩壓器僅給出200~300mA。
最大輸出電壓：所需的輸出電壓取決于具體應用。某些拓撲可提供20V或更高電壓，而另外拓撲提供10V以下電壓。來自電池的輸入電壓也可影響電壓穩壓器所產生的最大電壓。
效率：效率是輸出功率與輸入功率之比，效率主要影響可用的電池壽命。效率越高，壽命越長。
大小和重量：物理尺寸和重量主要取決于電壓穩壓器所需的外部元件數，電壓穩壓器會影響電路板空間和設備尺寸。
EMI：電路板布線或電壓穩壓器中的開關電路可能引起傳導和輻射EMI。
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