3G手機中的電源管理趨勢(04-100)

　　噪聲干擾

　　線性穩壓器與傳統開關穩壓器之間的折衷是充電泵。采用充電泵時，外部儲能組件是電容器而不是電感。不用電感器可減少任何可能對敏感的射頻電路或藍牙芯片組所造成的電磁干擾，但它亦具有輸入與輸出電壓之比及限制的輸出電流能力之缺點。

　　防止噪聲干擾的傳統方法是讓噪聲產生電路遠離噪聲敏感電路。但在最先進的3G手機中，所有部件都如此密集以至于不存在這種可能性。且由于成本及尺寸原因，采取屏蔽措施又不現實。采用開關穩壓器的其中一個代價是有可能產生諧波噪聲。

　　但已成功使用的一項技術是使DC/DC轉換器的系統時鐘偽隨機抖動。這種方法及其所實現的擴展頻譜運作使開關頻率受一個偽隨機數(PRN)序列調制，以減少窄帶諧波。這其實是將噪聲“分散” 到整個頻率范圍上，而不是只集中在分別的諧波上。由于擴頻噪聲的峰值幅度要低許多，故可極大地降低干擾。盡管這種方法在過去已成功地用分立組件實現，但工藝改進現已允許將擴頻技術包含到 “更新的”DC/DC轉換器中，從而可節省極大的空間。

　　采用擴展頻譜技術的單IC低噪聲方法

　　為了更好地了解在芯片上如何實現擴頻工作，參見圖2所示框圖。圖2的雙相開關電容器充電泵被用來將輸入電壓降至一個已穩壓的輸出。調整是通過一個外部電阻分壓器來檢測輸出電壓，并根據誤差信號來調制充電泵輸出電流而完成。雙相非重疊時鐘激勵兩個充電泵，兩個充電泵異相并行工作。在時鐘第一相位上，電流從VIN通過外部浮動電容器1至經過充電泵1的開關流向VOUT。在第一相位不僅為VOUT提供電流，而且也向浮動電容器充電。在時鐘第二相位，浮動電容器1從VOUT連至地，并在時鐘第一相位期間通過充電泵1的開關將儲存電荷傳向VOUT。充電泵2以同樣的方式工作，但時鐘相位相反。這種雙相位架構通過從VIN至VOUT的恒定電荷轉移來獲得極低的輸出和輸入噪聲。

　　利用這種開關方法，僅有一半的輸出電流是從VIN提供，因此與傳統低壓差穩壓器相比，效率可提高50%。根據一個變化的偽隨機數來以周期接周期地調制振蕩器頻率可實現擴頻工作。只需對工作頻率進行幾個百分比的調制即可顯著降低峰值及諧波噪聲。