一站式电子元器件采购平台

华强商城公众号

一站式电子元器件采购平台

元器件移动商城,随时随地采购

华强商城M站

元器件移动商城,随时随地采购

半导体行业观察第一站!

芯八哥公众号

半导体行业观察第一站!

专注电子产业链,坚持深度原创

华强微电子公众号

专注电子产业链,
坚持深度原创

电子元器件原材料采购信息平台

华强电子网公众号

电子元器件原材料采购
信息平台

如何为一个典型的蜂窝手机的每个部分选择合适的低差LDO线性调节器

来源:analog 发布时间:2023-12-12

摘要: 如何为一个典型的蜂窝手机的每个部分选择合适的低差LDO线性调节器。

低差LDO线性稳压器用于为典型蜂窝手机的许多部分供电。然而,这些基带、射频和音频部分有不同的要求,影响哪个LDO最合适。在讨论了具体需求后,推荐使用不同的ldo。此外,还简要讨论了一些LDO设计技术,以演示如何针对特定级别的性能对LDO进行优化。

蜂窝电话设计需要具有低差、低噪声、高PSRR、低静态电流(Iq)和低成本的线性稳压器。它们需要提供稳定的输出,并使用小值输出电容器。

理想情况下,一个设备将具有所有这些特性,一个低差线性调节器(LDO)可以在手机的任何地方使用而不必担心。但在实践中,不同的手机模块最好由具有不同性能特征的ldo供电。本应用说明提供了如何选择正确的LDO来为每个手机模块供电的指导。

基带芯片组电源

大多数蜂窝电话基带芯片组需要为三个电路块提供电源:内部数字电路、电路和外围接口电路。BB内部数字电路通常工作在1.8V到2.6V之间。由于大多数手机在Li+电池电压降至3.2V至3.3V时关机,因此BB数字LDO通常至少有500mV至600mV的净空空间,因此dropout并不重要。输出噪声和PSRR不是数字电路的关键参数。相反,该电源在轻负载时需要低静态电流,因为该LDO始终保持打开状态。图1显示了代表性GSM芯片组核心(AD20msp425)的数字电源电流如何随时间变化。在待机模式下,微处理器的功耗仅为200µA左右。由于手机处于待机状态的时间最长,使用2µa静态电流LDO,而不是100µa LDO,节省98µa,延长待机时间300µa /202µa,或1.485倍。


图1所示。AD20msp425 GSM芯片组核心功耗概况。

BB内部电路的供电电压一般为2.4V ~ 3.0V,需要200mV ~ 600mV的压降。此外,BB LDO需要针对低频(GSM电话为217Hz)纹波抑制进行优化,以抑制射频功率放大器引起的电池电压纹波。该LDO一直处于开启状态,因此它也需要低静态电流。

射频电源

射频电路分为接收和发射两部分。这些电路通常需要2.6V到3.0V的电源电压。诸如LNA(低噪声放大器)、上/下变频、混频器、锁相环、压控振荡器和中频级等RF电路需要低噪声和高PSRR的ldo。特别是,压控振荡器和锁相环模块的整体性能会影响r的关键指标,如发射机的频谱纯度、接收机的选择性、收发器的噪声和嗡嗡声以及数字电路的相位误差。噪声可以改变振荡器的相位和幅度特性,而振荡器的环路放大了噪声。因此,它可以调制载波。通过有效的LDO内部设计和外部旁路补偿,可以降低LDO输出噪声。图2显示了PMOS线性调节器的简化框图。


图2。一个简化的PMOS线性调节器框图。

LDO输出噪声的主要来源是参考。图3显示了典型的带隙参考噪声谱。


图3。带隙基准的典型噪声谱。

为了降低参考噪声,需要在参考输出上加一个低通滤波器。这可以在内部或外部完成,但内部旁路可能需要一个大的模具尺寸。为低噪声设计的ldo通常会为参考旁路电容提供一个引脚。增加旁路电容的值将降低输出噪声,直到参考噪声在整个LDO电路中成为一个较小的噪声贡献者。LDO数据表中的输出噪声与旁路电容特性将提供最佳旁路电容值的信息。图4显示了MAX8867输出噪声与BP电容的关系。


图4。输出噪声与MAX8867的BP电容。

影响LDO输出噪声的其他因素有LDO内部极点、零点和输出主导极点。图5显示了PMOS线性稳压器除带隙参考外的典型噪声谱。通过增大输出电容的值或减小输出负载,可以降低高频输出噪声。在为射频电路选择LDO时,应仔细比较噪声指标,以确保旁路电容、输出电容和负载条件相同。


图5。PMOS LDO除带隙参考外的典型噪声谱。

TCXO电源

温度补偿晶体振荡器产生一个参考频率,用于中频部分。它需要一个超低噪声LDO和一个开/关控制引脚。尽管TCXO电路不需要超过5mA,但它使用专用的LDO并将LDO的输出与其他噪声源隔离开来。它还要求在射频功率放大器突发频率下有很高的PSRR。例如,对于GSM手机,建议在217Hz时的最低PSRR为65dB。

RTC电源

RTC LDO为电容型备用硬币电池或可充电硬币电池充电,并为实时时钟提供电流(见图6)。3V或2.5V电池是蜂窝电话中最常见的。RTC LDO需要一个非常低的静态电流,因为这个LDO一直处于开启状态,即使手机关机。它还需要具有低漏电流的反向电流保护。


图6。RTC和可充电硬币电池。

音频电源

300mA至500mA的大电流LDO可能需要用于最近的音频需求,如免提,游戏,MP3和移动电话中的多媒体应用。此外,该电源要求在音频频率范围(20Hz至20kHz)具有低噪声和高PSRR,以提供良好的音频质量。CDMA射频发射电流峰值在600mA左右,而GSM发射突发电流峰值为1.7A。图7显示了当射频功率放大器直接从电池运行时,GSM发射突发电流如何对电池产生噪声。由于手机中的所有ldo都使用电池电压作为其输入电源,因此这种纹波会影响稳压器的输出质量。例如,如果LDO在217Hz时的PSRR为40dB,根据图7,我们将在LDO输出上获得4.35mV峰对峰,217Hz的噪声。麦克风的交流音频电平大约在10mV到20mV之间,所以这个噪音可能会导致严重的咔哒声。


图7。GSM发射突发波形。

Maxim手机应用的LDOs

下表总结了适用于无线电话应用的Maxim LDO产品线。


零件编号辍学接地电流输出噪声PSRR应用领域备注
MAX8863
MAX8864
SOT23-555mV, 50mA68µ350µV(RMS)在10Hz-1MHz, C(OUT) = 1µF62dB在300HzBB数字
MAX8867
MAX8868
SOT23-555mV, 50mA85µ30µV(RMS)在10Hz-100kHz, C(OUT) = 10µF, C(BYP) = 0.01µF比;10Hz-100kHz时60dB音频
BB
BB数字
射频电路

MAX8873
MAX8874
(汽车排放)
SOT23-555mV, 50mA73µ在
无载
350µV(RMS)在10Hz-1MHz, C(OUT) = 1µF300Hz时60dBBB数字
MAX8877
MAX8878
(汽车排放)
SOT23-555mV, 50mA85µ在
无载
30µV(RMS)在10Hz-100kHz, C(OUT) = 10µF, C(BYP) = 0.01µF300Hz时60dB音频
BB
BB数字
射频电路

MAX8875
MAX8885
(汽车排放)
SOT23-555mV, 50mA85µ在
无载
30µV(RMS)在10Hz-100kHz, C(OUT) = 10µF, C(BYP) = 0.01µF300Hz时60dB音频
BB
BB数字
射频电路

MAX8887薄SOT23-5200mA时100mV55µ在
无载
42µV(RMS), 10Hz-100kHz, C(OUT) = 2.2µF, C(BYP) = 0.01µF60dB低于1kHz, C(OUT) = 2.2µF, C(BYP) = 0.01µF音频
BB
BB数字
射频电路
300毫安
MAX8882SOT23-672mV, 80mA165µ在
无载
40µV(RMS), 10Hz-100kHz, C(OUT) = 4.7µF, C(BYP) = 0.01µF, I(OUT) = 1mA62dB在300Hz 56dB到100kHzBB
BB数字
射频电路
双重LDO
MAX1725
MAX1726
SOT23-5300mV, 20mA2µ在
无载
350µV(RMS), 10Hz-100kHz, C(OUT) = 4.7µF, I(OUT) = 1µA300Hz时45dBRTC电路
MAX8880
MAX8881
SOT23-5100mV, 50mA3.5µ在
无载
300µV(RMS), 10Hz-100kHz, C(OUT) = 4.7µF, I(OUT) = 1µA300Hz时45dBBB数字
RTC电路



声明:本文观点仅代表作者本人,不代表华强商城的观点和立场。如有侵权或者其他问题,请联系本站修改或删除。

社群二维码

关注“华强商城“微信公众号

调查问卷

请问您是:

您希望看到什么内容: