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如何選擇便攜式產品電源IC 

日期 2000-5-25 
作者 方佩敏 
內容 
　　電源是電子產品中一個組成部分，為了使電路性能穩定，往往還需要穩定電源。便攜式
電子產品采用電池供電，如何使穩壓電源部分性能滿足電路的要求、耗電省（能延長電池的
壽命）、安全性好、占空間小、重量輕是設計便攜式電子產品中一個重要任務。 

　　近年來，各種便攜式電子產品發展迅猛，特別是手持式計算機、移動通信裝置、視頻或
音頻產品、照相機、醫療儀器及測試儀器等發展更為神速，因此各半導體器件廠紛紛開發出
各種適合便攜式電子產品要求的新型電源IC，并給出各種典型應用電路，使電源設計工作變
得較為簡單，即電源設計工作是根據產品的要求來選擇合適的電源IC。為了合理地選擇電源
IC，首先要了解各種電源IC及其特點。 

　　電源的分類及特點 

　　根據不同的工作原理可將電源分成三類：線性穩壓電源、開關穩壓電源及電荷泵電源。
它們各自都有一定的特點及適用范圍，這里分別作一簡介。 

　　線性穩壓電源 

　　線性穩壓電源是因其內部調整管工作在線性范圍而得名。一般認為線性穩壓電源的輸入
電壓與輸出電壓之間的電壓差（一般稱為壓差）大，調整管上的損耗大，效率低。但近年來
開發出各種低壓差（LDO）的新型線性穩壓器IC，一般可達到達輸出100mA電流時，其壓差在
100mV左右的水平（甚至于到70-80mv的水平），某些小電流的低壓差線性穩壓器其壓差僅幾
十毫伏。這樣，調整管的損耗較小，效率也有較大的提高，因此可延長電池的壽命。另外，
線性穩壓電源外圍元件最少、輸出噪聲最小、靜態電流最小，價格也便宜。 

　　開關穩壓電源 

　　在便攜式電子產品中，開關穩壓電源主要指DC/DC變換器。由于器件中有一個工作在開
關狀態的晶體管（一般是MOSFET），故稱為開關電源。開關管工作于飽和導通及截止兩種狀
態，所以開關管管耗小并且與輸入電壓大小無關，效率較高（一般可達80～95%）。 
----DC/DC變換器IC可以組成升壓式（Vout>Vin）、降壓式（Vout----大多數便攜式電子產
品的工作電流在300mA以下，所以很少用到降壓式DC/DC變換器。降壓式主要用于工作電流大
于1A以上的場合，如筆記本式計算機等。 

　　電壓反轉式DC/DC變換器的特點是可以獲得負電壓，并且可獲得大于輸入電壓的負壓，
即|-VOUT| >VIN。用電壓反轉器IC組成的負電壓可輸出較大的電流。便攜式電子產品中采用
電荷泵電路來獲得負壓更為簡單，并且有帶線性穩壓輸出的電荷泵IC，所以在便攜式產品中
電壓反轉式DC/DC變換器也很少用。 

　　電荷泵電源 

　　關于電荷泵電源已在本刊2000年1期《電荷泵電壓反轉器滿足便攜式電子產品電源的需
要》一文中介紹了，這里不再重復。 

　　便攜式電源IC的特點 

　　便攜式電源IC種類繁多，它們的共同特點有： 

　　工作電壓低 

　　一般便攜式的工作電壓為3.0～3.6V。有一些工作電壓更低，如2.0、2.5、2.7V等；也
有一些工作電壓為5V，還有少數12V或28V的特殊用途的電壓源。 
工作電流不大 

　　便攜式電子產品范圍極寬，從幾毫安到幾安都有，但大致可分為5類，如表1所示。 

　　由于大多數便攜式電子產品的工作電流小于300mA，所以30～300mA的電源IC在品種及數
量上占較大的比例。 

　　封裝尺寸小 

　　近年來發展的便攜式產品都采用貼片式器件，電源IC也不例外，主要有SO封裝、SOT-23
封裝，μMAX封裝及封裝尺寸最小的SC-70及最新的SMD封裝等，使電源占的空間越來越小。 
完善的保護措施 

　　新型電源IC有完善的保護措施，這包括：輸出過流限制、過熱保護、短路保護及電池極
性接反保護，使電源工作安全可靠，不易損壞。 

　　耗電小及關閉電源功能 

　　新型電源IC的靜態電流都較小，一般為幾十μA到幾百μA。個別微功耗的線性穩壓器其
靜態電流僅1.1μA。另外，不少電源IC有關閉電源控制端功能（用電平來控制），在關閉電
源狀態時IC自身耗電在1μA左右。由于它可使一部分電路不工作，可大大節省電能。例如，
在無線通信設備上，在發送狀態時可關閉接收電路；在未接收到信號時可關閉顯示電路
等。 
有電源工作狀態信號輸出 

　　不少便攜式電子產品中有單片機，在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百
分數時，電源IC有一個電源工作狀態信號輸給單片機，使單片機復位。利用這個信號也可以
做成電源工作狀態指示（當電池低電壓時，有LED顯示）。 

　　輸出電壓精度高 

　　一般的輸出電壓精度為±2～4%之間，有不少新型電源IC的精度可達±0.5～±1%；并且
輸出電壓溫度系數較小，一般為±0.3～±0.5mV/℃，而有一些可達到±0.1mV/℃的水平。
線性調整率一般為0.05%～0.1%/V，有的可達0.01%/V；負載調整率一般為0.3～0.5%/mA，有
的可達0.01%/mA。 

　　新型組合式電源IC 

　　升壓式DC/DC變換器的效率高但紋波及噪聲電壓較大，低壓差線性穩壓器效率低但噪聲
最小，這兩者結合組成的雙輸出電源IC可較好地解決效率及噪聲的問題。例如，數字電路部
分采用升壓式DC/DC變換器電源而對噪聲敏感的電路采用LDO電源。這種電源IC有
MAX710/711，MAX1705/1706等。另一種例子是電荷泵+LDO組成，輸出穩壓的電荷泵電源IC，
例如MAX868，它可輸出0～-2VIN可調的穩定電壓，并可提供30mA電流；MAX1673穩壓型電荷
泵電源IC輸出與VIN相同的負壓，輸出電流可達125mA。 

　　電源IC選擇指南 

　　選擇電源IC不僅僅要考慮滿足電路性能的要求及可靠性，還要考慮它的體積、重量、延
長電池壽命及成本等問題。這里給出一些選擇基本原則，供參考。 
優先考慮升壓式DC/DC變換器 

　　采用升壓式DC/DC變換器不僅效率高并且可減少電池數（減小整個電源體積及重量）。
例如MAX1674/1675高效率、低功耗升壓式DC/DC變換器IC，其靜態電流僅16μA，在輸出
200mA時效率可達94%，在關閉電源時耗電僅0.1μA，并可選擇電流限制來降低紋波電壓。 
采用LDO的最佳條件 

　　當要求輸出電壓中紋波、噪聲特別小的場合，輸入輸出電壓差不大，輸出電流不大于
100mA時采用微功耗、低壓差（LDO）線性穩壓器是最合適的。例如，采用3節鎳鎘、鎳氫電
池或采用1節鋰離子電池，輸出3.0～3.3V電壓，工作電流小于100mA時，電池壽命較長，并
且有較高的效率。例如采用超微功耗線性穩壓器BAW03A～06A，其靜態電流僅1.1μA，輸出
電壓有3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、4.0、4.2、4.3、4.5、5.0、5.8、6.0V，可供用戶選
擇，輸出電流30mA～50mA。MAX8867/8868輸出噪聲為30μVrms。而另一種低功耗、低壓差
LDO器件GMT7250，其靜態電流180μA，輸出100mA時壓差小于85mV。該器件溫度穩定性好，
典型值為31ppm/℃，并且有電源工作狀態信號輸出及關閉電源控制。該器件有固定電壓輸
出：3.3V、4.85V、5.0V三種，并且可外接兩電阻來設定輸出電壓，輸出電壓范圍為1.2～
9.75V，輸出電流可達250mA，適合大多數

　　便攜式產品應用。 

　　需負電源時盡量采用電荷泵 

　　便攜式儀器中往往需要負電源，由于所需電流不大，采用電荷泵IC組成電壓反轉電路最
為簡單，若要求噪聲小或要求輸出穩壓時，可采用帶LDO線性穩壓器的電荷泵IC。例如，
MAX1680/1681，輸出電流可達125mA，采用1MHz開關頻率，僅需外接兩個1μF小電容，輸出
阻抗3.5Ω，有關閉電源控制（關閉時耗電僅1μA），并可組成倍壓電路。另一種帶穩壓輸
出的電荷泵IC MAX868，它輸出可調（0～-2×VIN），外接兩個0.1μF電容，消耗35μA電源
電流，可輸出30mA穩壓的電流，有關閉電源控制功能（關閉時耗電僅0.1μA），小尺寸μ
MAX封裝。 
不要追求高精度、功能全的最新器件 

　　電源IC的精度一般為±2%～±4%，精度高的可達±0.5%～±1%，要根據電路的要求選擇
合適的精度，這樣可降低生產成本。功能較全的器件價格較高，所以無需關閉電源功能的或
產品中無微處理器（μP）或微控制器（μC）的則無需選擇帶關閉電源功能或輸出電源工作
狀態信號的器件，這樣不僅可降低成本，并且尺寸更小。 

　　不要“大馬拉小車” 

　　電源IC最主要的三個參數是，輸入電壓VIN、輸出電壓Vo及最大輸出電流Iomax。根據產
品的工作電流來選擇：較合適的是工作電流最大值為電源IC最大輸出電流Iomax的70～90%。
例如最大輸出電流Iomax為1A的升壓式DC/DC變換器IC可用于工作電流700～900mA的場合，而
工作于20～30mA時，其效率則較低。如果產品有輕負載或重負載時，最好選擇PFM/PWM自動
轉換升壓式DC/DC變換器，這不僅在輕負載時采用PFM方式耗電較小，正常負載時為PWM方
式，而且效率也高。這種電源IC有TC120、MAX1205/1706等。 

　　輸出電流大時應采用降壓式DC/DC變換器 

　　便攜式電子產品大部分工作電流在300mA以下，并且大部分采用5#鎳鎘、鎳氫電池，若
采用1～2節電池，升壓到3.3V或5V并要求輸出500mA以上電流時，電池壽命不長或兩次充電
間隔時間太短，使用不便。這時采用降壓式DC/DC變換器，其效率與升壓式差不多，但電池
的壽命或充電間隔時間要長得多。 

　　DC/DC變換器中L、C、D的選擇 

　　電感L、輸出電容C及續流二極管或隔離二極管D的選擇十分重要。電感L要滿足在開關電
流峰值時不飽和（開關峰值電流要大于輸出電流3～4倍），并且要選擇合適的磁芯以滿足開
關頻率的要求及選擇直流電阻小的以減少損耗。電容應選擇等效串聯電阻小的電解電容
（LOW ESR），這可降低輸出紋波電壓，采用三洋公司的有機半導體鋁固體電解電容（一般
為幾十～幾百毫歐）有較好效果。二極管必須采用肖特基二極管，并且要以滿足大于峰值電
流為要求。 

 

來源 
今日電子 


 
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