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作者： Upal Sengupta ，高级应用工程师 德州仪器电池管理解决方案业务部 在我从事便携式设备开发工作的大多数时间里，一直被教导 “ 越少未必越好 ” 。 PC  电路板上的集成电路  (IC)  数量越少，就越好。自从第一款便携式计算机和移动电话在  20  到  30  年前问世以来，我们就始终孜孜不倦地在为更小巧、更轻薄以及更低价格而努力。当然这种集成趋势在很大程度上是由半导体工艺技术的快速进步所带来的。虽然不太好意思承认，但我的确记不清 “ 亚微米技术 ” 是什么时候成为主流的。老实说，到现在我也记不起来我最后一次使用工艺技术为  1  微米左右的  IC  是在什么时候。 多年来，我所在的团队一直在负责开发适用于移动电话的高集成度  PMIC  器件。在从  20  世纪  90  年代第一款数字  (2G)  产品出现到大约  2007  至  2008  年  3G  产品成为主流的这段时间里，我观察到一个相当稳定的趋势。我们在系统的  PMIC 中整合的内容越多就越好，我们的目标是减少芯片数量，这相当于降低成本。早在  1996  年，我们就知道 “ 有一天 ” 移动电话会风靡开来，因而确实应该价格低廉。当然我们当时的最终目标是开发 “ 单芯片移动电话 ” 。我承认，其实我们中许多人的真实想法是至少两颗芯片，一个模拟的和一个数字的，但事实远没这么简单。 随着电话功能的增多以及相应内部电源轨数量的增多，我们的  PMIC 器件在功能上也变得越来越强大。但实际的芯片 / 封装尺寸并没有变大，原因在于虽然我们增加了功能，但  IC  工艺和封装技术的进步让我们能将这些特性大致地整合到相同大小的尺寸中。在上个世纪  90  年代中期，我们 “ 业界一流 ” 的  PMIC 或许有五个直流输出电源轨、一对音频放大器和一个可驱动外部功率  FET  的线性电池充电器。封装尺寸大约是  8mm x 8mm ，有  48  个引脚。 10  年后，我们采用  100  到 200  个焊球的  BGA  封装，尺寸约为  8mm x 8mm  及至更小，没有外部  FET ，能提供  15  到  20  个电源轨和开关充电模式。我们确实从一代  PMIC  到另一代  PMIC  实现了以更少获得更多。 但在过去几年里，另一种趋势不断显现。虽然我们将器件的尺寸今年比去年，这 10 年比上 10 年做得更小，但到某个点的时候我们可能会意识到这个世界上不是所有的事物都遵循摩尔定律。毕竟它不是纯粹的 “ 定律 ” ，更多只是一种观察。此外，还得出了一个结果，那就是越来越小的硅芯片工艺尺寸并非始终适用于电源  IC 。 那么如何在移动产品中对功耗进行细化？大致来说，消耗电量的主要负荷有处理器、无线电广播、显示器和电池（在充电的时候）。随着移动系统的日趋复杂以及从  3G  向  4G  演进发展，我们发现  PMIC  集成度不断提高的趋势开始发生轻微的逆转。虽然系统  PMIC  仍然是拥有众多功能的相对大型的复杂器件，但这些高功率功能中的一部分正被转移给外部电路。特别是  RFPA  电源、显示器背光驱动器和电池充电器  IC  已实现了外部实施。如果有一个  3  安时的电池，需要在 1  小时内完成充电，除非想看到  PC  电路板上冒出青烟，否则没有其他方法可以使用。 作为工程师，有时我们会忘记我们所做的一切的动力是客户（无论是个人消费者还是企业客户）愿意为之付款的产品和服务。伴随近期移动技术势不可挡的蓬勃发展，我们知道人们想要高速数据、明亮的大屏幕，而且希望随时随地都能使用自己的设备。因此，为了实现这些期望，我们需要电源。更强大的功能意味着需要体积更大、容量更大的电池。 更高容量的电池意味着更大电流的充电器，在智能电话和平板电脑领域我们已走到了这一步，即将电源转换解决方案分解成多个组件是合理的做法。为此，某些我们以往的  PMIC  设计人员正在再度设计独立的电池充电器！幸运的是，在具有高效率充电器的情况下，我们现在既能够用  2 、 3  乃至  4  安培的电流充电，而且还能够让  PC  电路板上的组件高度不超过  1  到  2mm 。 因此，在具体到模拟和电源转换电路领域，我们不能始终持有 “ 越少越好 ” 的想法。有时候，如何您想要更多，那么您只有投入更多才能获得。所以越少未必就一直是越好。也许对于电源来说， “ 大就是全新的小  (Big is the new Small)” 才是新的现状。 参考资料链接： http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/battery-charger-solutions-products.page 硅芯片技术：  https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fwww.eng.tau.ac.il%2F~yosish%2Fcourses%2Fvlsi1%2FII-1-Si-Tech-introduction.pdf 摩尔定律： http://en.wikipedia.org/wiki/Moore’s_law 移动电话轻薄化趋势： http://www.gsmarena.com/mobile_phone_evolution-review-493.php   UpalSengupta   是   TI   电池管理解决方案产品部的高级应用工程师，自从   2003   年加入   TI   以来，从事过应用工程师与技术市场营销方面的工作，为便携式电源与电池管理提供支持。在加入   TI   前， Upal   曾效力于多家开发移动电话、便携式计算机与消费类产品的 OEM   厂商，担任系统设计工程师。 Upal   先后毕业于伊利诺伊大学   (the University of Illinois)   与密歇根州立大学   (Michigan State University) ，分别获电气工程学士学位与电气工程硕士学位。联系   Upal ： ti_upalsengupta@list.ti.com 。

MAX16922 PMIC电路板布线指南及示例     该应用笔记介绍了MAX16922汽车PMIC (电源管理IC)的布线准则，能够优化器件性能，降低辐射。 　　概述 　　使用MAX16922等高频开关调节器时，合理的 PCB布线 不仅提供干净的电源输出，还可大大节省解决EMI问题的调试时间。本应用笔记概述了相关电路设计的要点，其中优化布线可提供诸多好处。 　　基本布线原则 　　1.OUT1：尽量减小输入电容(C1)、电感(L1)、二极管(D1)和输出电容(C2)的环路面积。 　　2.OUT2：尽量减小输入电容(C3)、电感(L2)和输出电容(C5)的环路面积。 　　3.将电源地(第9引脚和二极管D1的阳极)在靠近MAX16922下方裸焊盘处通过单点连接到其余地平面。这种连接方式可以降低耦合到器件误差放大器的噪声。 　　4.采用尽可能短和宽的引线。 　　优化AC-DC电流通路 　　MAX16922的开关调节器是器件的最大辐射源。为了降低辐射，开关调节器的无源元件布线非常关键。存在电流阶跃的通路可看作是交流电流通路，将在开关的通、断周期内有电流流过的通路去掉，即得到交流电流通路。可以把在开关的通、断周期内有电流流过的通路看作直流电流通路。 　　OUT1交流电流通路 　　DC-DC转换器(OUT1)具有五个无源元件(C3、C5、C12、L1和D1)，它们直接连接在开关电流通路。这五个元件对OUT1的辐射和性能有很大影响。开关接通期间(内部DMOS开关导通)的电流通路。图2所示为开关断开期间(内部DMOS开关关断)的电流通路。两个电流通路的过度位于电流突变期间，可看作是交流电流通路。优化元件D1、C3和C5的布线对于提高性能最为重要，其次是L1和C12。 　　OUT2交流电流通路 　　同步整流DC-DC转换器(OUT2)具有三个无源元件(C10、C13和L2)，直接连接在开关电流通路。与OUT1类似，这三个元件对OUT2的辐射和性能有很大影响。图4和图5所示为开关通、断期间的电流通路。图6所示为两个电流通路的过度，即最高di/dt。优化元件C10的布线对于提高性能最为重要，其次是L2和C13。 　　OUT1自举电路的交流通路 　　DC-DC转换器(OUT1)采用一个高边DMOS器件，它需要一个比LX1引脚(DMOS的源极)电压高出5V的电源。为了产生这个电压，采用一个自举电容连接到LX1和BST之间(图7)。DMOS关断期间，自举电容(C4)由5V LSUP稳压器充电。LSUP输出还用于误差放大器供电。因此，须尽可能保持一个低噪的LSUP电源，以消除噪声对误差放大器的负面影响。最好的办法是降低C4与MAX16922之间的引线电感。将C4尽可能靠近第19引脚(GND)和第17引脚(LSUP)放置，不要使用任何过孔。 　　在LX节点增加缓冲 　　为了降低开关噪声，在不明显影响电源效率的前提下，LX1的上升/下降时间应尽可能慢。为了进一步降低辐射，可以在LX1引脚增加一级RC衰减器，抑制LX1的振铃。作为经验值，推荐选用不超过330pF的电容，以确保不会显著影响效率，它也是达到这一目的所需要的最小电容；建议使用2Ω电阻。图13所示原理图中，缓冲器为可选电路，由R2和C13构成。 　　LX2的升/降时间比LX1快很多。因为LX2与主输入电源相隔离，通常不需要考虑传导辐射问题。但是，在一些案例中，LX2也会对其它器件和/或连接器引脚造成辐射。同样可以在LX2增加一个缓冲器来降低辐射。可以选择同样参数的元件，电容应≤ 220pF，配合使用8Ω至20Ω的串联电阻。 　　四层PCB布线实例 　　主电源滤波 　　主电源的滤波也非常重要，它是降低器件传导辐射的最后一个关键位置。对于MAX16922等高频开关调节器，传导辐射通常发生在FM射频波段(76MHz至108MHz)。为了降低辐射，可以针对该频段增加一个高阻磁珠和/或谐振频率高于108MHz的电感。 　　结论 　　对于MAX16922开关调节器的关键无源元件进行合理布线，能够大大降低信号源的噪声和辐射，在项目验证阶段节省大量的时间和精力。