手機中的(mobile phone)電源轉換器

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1 手機中的(mobile phone)電源轉換器
指導老師：陳信助 教授 學生姓名：王志松 G960J021

2 大綱 手機設計考慮的因素 手機及充電器的介紹 DC/DC電源各種轉換電路 DC/DC電源轉換電路及轉換器電路拓樸的比較結果 結論 參考文獻

3 手機設計考慮的因素 如何有效地最佳化功耗，以延長電池工作時間。 電池管理 處理電池的充電並測量其電量。 系統電源管理
能對電池能量使用進行最佳化。 電源轉換 盡可能有效地將電池能量轉換為系統電源。

4 手機及充電器的介紹 手機 大部分使用鋰離子電池。 穩定工作電壓範圍： 3.6V-3.8V。 電流範圍：450mA左右。
一般手機輸出功率至少是1W 。 USB充電器 輸入電壓: 5V。 輸入電流: 450mA。 輸出電壓: 6V。 輸出電流: 400mA。 USB充電器

5 手機及充電器的介紹 ULTRA POWER UL3774 萬用鋰電池座充器
適用於大多數3.6V/3.7V數位相機、 7.2V/7.4V 攝影機、 3.6V/3.7V手機 等。 自動識別3.6V~7.2V鋰電池的正負極性， 且自動調整充電。 過電壓、電流、超時保護。 電壓輸入(input) :100~240V DC-12~24V 電壓輸出(output) :DC3.6/3.7/7.2/7.4V 萬用鋰電池座充器

6 DC/DC電源轉換電路 設計時工程師必須決定電源轉換元件的種類，其中有下列三種 線性穩壓器。 無電感的交換式電源轉換器 (電荷泵浦) 。
有以電感為基礎、並且內建FET開關的交換式電源轉換器。

7 線性穩壓器的介紹 線性穩壓器是最簡單的轉換器，壓差低，輸入電流則等於輸出電流。 優點 簡單。 輸出雜訊和漣波低。
優越輸入電源和負載變化穩壓。 電磁干擾低(EMI)低。 缺點 效率低 。 如果需要散熱，需較大的空間。

8 低降壓線性穩壓器(LDO) 特點： 需要外部零件，就能使微控制器提供動態電壓調整功能 。
TPS780xx系列只要1μF以上的電容就能穩定工作。 採用6接腳的2x2毫米SON封裝。 適合在低耗電和節省空間的可攜式應用，例如行動電話、數位相機。

9 無電感DC/DC轉換器的介紹 無電感交換式DC/DC轉換器又稱為電荷泵浦，是最簡單的交換式穩壓器。 特點 設計簡單，效率高。
切換至不同的倍壓模式會造成效率曲線步階改變。 回授方法不同對轉換器效率和漣波會產生不同影響。 針對應用需求來選擇適當的回授方法。

10 無電感DC-DC升壓轉換器AS1301 特點 可支援2.7至5.25V的輸入電壓，輸出電流最高可達50mA。
擁有高達92%的優異效能，提供最低的靜態電流。 具備<5μA的關機模式，輸出端和輸入端完全隔離。 應用在需要低功耗、簡化及低成本。

11 採用電感的DC/DC轉換器的介紹 特點 輸出電流範圍大於無電感轉換器。 擁有多種電路組態，能為特定應用提供更多功能或更高效率。
能在更寬廣的負載範圍內提供高效率。 TPS6220x基本降壓穩壓器

12 DC/DC電源轉換電路的比較 以電感為基礎的轉換器 電荷泵浦 線性穩壓器 效 率 高 中 低 成 本 輸出漣波 較多輸出漣波 些許輸出漣波
效 率 高 中 低 成 本 輸出漣波 較多輸出漣波 些許輸出漣波 無輸出漣波 整個解決方案的體積 大 小

13 轉換器電路拓樸的比較結果 要為應用選擇最好的離散式DC/DC轉換器，就必須在成本、效率和輸出雜訊或漣波之間做出適當取捨。
下列表1 、表2 、表3是各種轉換器的比較結果，評比項目包括：最大輸出電流、效率、輸出漣波／雜訊以及整體成本。

14 表1：轉換器電路拓樸的比較結果 最大 輸出 電流 輸入電壓 > 輸出電壓 成本 優勢 效率 低輸出 雜訊 (漣波) 低 穩壓式電荷泵浦
良好 普通 中 低壓降線性穩壓器 傑出 不良 DC/DC降壓轉換器 不良2 高 低壓降線性穩壓控制器 + 外接導通 元件 不良1 DC/DC降壓控制器 + 外接開關元件 不良1：有可能改進，只要讓導通元件使用低於控制元件的電源，使它在更接近最小電壓差的地方工作。

15 表2：轉換器電路拓樸的比較結果 最大輸出 電流 最小輸入電壓 < 輸出電壓 < 最大輸入電壓 成本 優勢 效率
低輸出雜訊 (漣波) 低 穩壓式電荷泵浦 + 低壓降穩壓器 普通 中 DC/DC升壓轉換器 + 低壓降穩壓器 不良 良好 降壓／升壓或SEPIC轉換器 不良2 高 降壓／升壓或SEPIC控制器 + 外接開關元件 不良2：有可能改進，只要在輸出端增加第二個輸出濾波器或線性穩壓器，但這會犧牲部份的成本和效率。

16 表3：轉換器電路拓樸的比較結果 最大輸出 電流 輸入電壓 < 輸出電壓 成本 優勢 效率 低輸出雜訊 (漣波) 低 穩壓式電荷泵浦
良好 普通 中 DC/DC升壓轉換器 傑出 不良2 高 DC/DC升壓控制器 + 外接開關元件 不良

17 結論 不同程度的元件整合可以簡化可攜式電源設計。 不必再擔心元件的電源需求管理。 整合程度不同的電源管理元件可以讓電池提供最長供電時間。
可將電路板面積和成本減至最少。

18 參考文獻 電子工程專輯 工程師技術網站 詹姆士類比網 HOPENET易立達科技網 TI全球網站 (Technology for Innovators)

19 ~報告完畢~