緊湊型ASSP成就硬盤(pán)MP3播放機(jī)的電源設(shè)計(jì)
MP3播放機(jī)的產(chǎn)量已接近3,000萬(wàn)部,其中50%是硬盤(pán)(HDD)MP3播放機(jī)。MP3播放機(jī)的電源供應(yīng)通常來(lái)自于AC適配器、USB線纜或鋰離子電池。然而,管理這些不同電源之間的電源通路控制是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難題。
硬盤(pán)MP3 播放機(jī)市場(chǎng)快速成長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?來(lái)自于蘋(píng)果iPod 與iPod 迷你型硬盤(pán)MP3 的巨大成功,這兩款產(chǎn)品在4～40GB 的存儲(chǔ)范圍內(nèi)均具有多種硬盤(pán)選擇。這些MP3 用微型硬盤(pán)的盤(pán)片直徑大多不足2 英寸。例如,東芝的硬盤(pán)在直徑僅為1.8 英寸的單一盤(pán)片上具有30GB 的容量;日立的微型硬盤(pán)則在直徑僅1 英寸的單一盤(pán)片上具有4GB 的容量。
圖1：LTC3455的簡(jiǎn)化框圖
不論哪種硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在3.3V 下正常運(yùn)行時(shí),僅需要大約200mA 的電流供應(yīng)。然而在其加速轉(zhuǎn)動(dòng)期間,峰值電流卻可能高達(dá)1.2A。設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)寬工作電流范圍的DC/DC 轉(zhuǎn)換器時(shí),常會(huì)碰到這樣的挑戰(zhàn)。
直到最近,工程師已嘗試分別采用一組MOSFET、運(yùn)算放大器等諸多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)MP3 播放機(jī)的電源管理與控制,但隨之而來(lái)的熱插拔、大浪涌電流等難題同樣非常棘手,如果解決不好會(huì)引發(fā)大的系統(tǒng)問(wèn)題。
大部分MP3 播放機(jī)已經(jīng)采用專(zhuān)用集成電路(ASIC)來(lái)解決電池充電、電源路徑控制、提供多重電壓供應(yīng),以及如真正輸出斷接和精確USB 電流限等保護(hù)功能的要求。采用這種方法的原因顯而易見(jiàn),因?yàn)橹恍璨捎脝我黄骷?就可滿(mǎn)足電源管理的所有需求�？上У氖�,這種方法同樣也有缺點(diǎn)。首先,ASIC 是通過(guò)特定的晶圓制造工藝制造,因此難以為各項(xiàng)功能而使性能最優(yōu)化。其次,ASIC 的定義和開(kāi)發(fā)周期通常很長(zhǎng),在要求設(shè)計(jì)周期短而且動(dòng)態(tài)變化的今天,這一問(wèn)題變得越來(lái)越重要。從概念到出貨,電源管理ASIC 需要用上一年半時(shí)間的情況并不罕見(jiàn)。而在此期間,某一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求可能已變化了三次之上。
采用新的ASSP 消除充電延遲
雖然不同廠商生產(chǎn)的MP3 播放機(jī)千差萬(wàn)別,但在特性和功能上還是具有一定的共同點(diǎn),因此可以采用專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP),而不會(huì)像用單一晶圓工藝生產(chǎn)的集成電路那樣,對(duì)任何常用性能造成影響。Linear 公司最近推出的LTC3455 就代表了這一面向應(yīng)用的功能集成趨勢(shì)。
雖然不同廠商生產(chǎn)的MP3 播放機(jī)千差萬(wàn)別,但在特性和功能上還是具有一定的共同點(diǎn),因此可以采用專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP),而不會(huì)像用單一晶圓工藝生產(chǎn)的集成電路那樣,對(duì)任何常用性能造成影響。Linear 公司最近推出的LTC3455 就代表了這一面向應(yīng)用的功能集成趨勢(shì)。
采用4×4mm QFN 封裝的LTC3455 可以無(wú)縫管理AC 適配器、USB 線纜、鋰離子電池之間的電源供應(yīng),并滿(mǎn)足USB 電源標(biāo)準(zhǔn)。此外,它還具有一個(gè)全功能鋰離子充電器和兩個(gè)高效的同步降壓轉(zhuǎn)換器。其中,鋰離子充電器能提供高達(dá)800mA 的充電電流;而同步降壓轉(zhuǎn)換器則能產(chǎn)生大部分USB 外設(shè)所要求的低電壓軌。不僅如此,LTC3455 還為微處理器提供電源導(dǎo)通復(fù)位信號(hào)、為存儲(chǔ)卡供電的熱插撥(HotSwap)輸出,也適合用來(lái)充當(dāng)?shù)碗姵仉娏勘容^器或LDO控制器
