針對當今便攜式應用處理器的電源管理解決方案的集成度越來越高了。總功耗、待機和休眠電流消耗會影響電池的大小、原材料成本與產(chǎn)品驗收。設計智能手機或PDA之類的便攜式器件時，系統(tǒng)設計師必須考慮電源的多種變量。智能手機越來越耗電，需要高度集成的電源管理解決方案，以便在盡可能最小的PCB面積中滿足整體設計對最長電池壽命的要求。當今的應用處理器要求內(nèi)核、I/O、存儲器和外設具有獨立的電源域。LP3971是一個靈活的電源管理單元（PMU），借助于3個高效降壓轉(zhuǎn)換器和6個LDO可以滿足全部要求。應用處理器需要多個電源電壓，其可根據(jù)核心電源管理器和系統(tǒng)架構(gòu)的要求進行優(yōu)化。LP3971滿足了廣泛的系統(tǒng)要求，具有I²C控制的輸出電壓，和工廠可配置的加電順序以及默認的輸出電壓。本設計思想集中在利用LP3971降壓轉(zhuǎn)換器和PDA或智能手機用LDO來為微處理器的低壓軌供電。

　　設計系統(tǒng)時，工程師必須平衡所有的要求，如成本、PCB面積、元件尺寸、通話時間、待機時間、電池容量和時間表。RAM需要一個最大電流為400 mA的1.5V 電源。讓我們從最簡單、成本最低的解決方案——直接與圖1所示的鋰離子(Li-Ion)電池相連的低壓降(LDO)穩(wěn)壓器——開始。電池電壓起初為4.2V，逐漸降至3.2V，在對電池充電或替換該電池之前系統(tǒng)均處于休眠狀態(tài)。圖2對典型的鋰離子電池放電周期進行了說明。對于圖1所示的配置，LDO 5的效率為：
　　　　　　LDO%效率= [(V_OUT×I_OUT) / V_IN×(I_OUT + Iq)]×10

　　對于本例和本文中的所有其它例子，均忽略Iq，因為與I_OUT (400 mA)相比它很小。于是，效率等式就變?yōu)椋?BR>　　　　　　LDO%效率 = [(V_OUT) / (V_IN)]×100

　　如果V_IN = 4.2V且V_OUT = 1.5V，則LDO效率為1.5/4.2 = 36%。

　　總功率(P_T) = 4.2×0.400 = 1.70W

　　未提供給輸出負載的全部功率將在LDO內(nèi)以熱的形式消耗掉。

　　功耗(P_D) = (V_IN - V_OUT)×I_OUT = (4.2 - 1.5)×0.400 = 1.1W

　　1.1W的功率將以熱的形式消耗掉。

　　我們剛才計算了最大的連續(xù)功耗（P_T）。RAM不會長時間在該水平下工作。如果占空比為10%，則平均功耗為：
　　　　　　P_T = 0.10×1.7 = 0.17W

　　I_MAX下，RAM的工作時間取決于應用、電源管理固件和操作系統(tǒng)。

　　如圖2所示，電池電壓不會長時間保持在4.2V的水平上。我們重新計算一下額定電壓為3.6V的電池的功耗。

　　V_OUT仍為1.5V，則LDO效率為42%。

　　如果系統(tǒng)所需的低功耗和圖1所示的配置得不到滿足，則考慮圖3所示的解決方案，在那里LDO 5的輸入與Buck 3的輸出（其被設為1.8V，以便為存儲器供電）相連。

　　對于圖3所示的配置，當LDO 5的輸入與1.8V的軌相連時，按下式計算效率：
　　　　　　LDO%效率= V_OUT / V_IN = (1.5V / 1.8V)×100 = 83%

　　功耗約為：
　　　　　　PD = (V_IN - V_OUT)×I_OUT = (1.8 - 1.5)×0.400 = 0.12W

　　0.12W的功率將以熱的形式消耗掉。

　　在這里請注意，LDO 5效率為83%。如果我們采用開關電源而非LDO 5的話，效率僅為85%，對于該模塊僅提高了2%。

　　然而，整體效率取決于所用的轉(zhuǎn)換器的類型。利用LP3671降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表中的效率曲線（圖4），由這種雙轉(zhuǎn)換DC/DC + LDO引起的系統(tǒng)損耗占整個系統(tǒng)損耗的78%。LDO是成本最低、尺寸最小和噪聲最低的解決方案。

　　增加另一個DC/DC轉(zhuǎn)換器來為RAM供電會將PCB面積增加10mm²（由于需要增加的大電感的尺寸為3mm×3 mm），并會提高系統(tǒng)的整體噪聲。如果沒有1.8V的電源，則可以使用電壓低于V_BATT的任何降壓轉(zhuǎn)換器電壓軌。LDO的輸入電壓越低，效率則越高——只要輸入電壓大于V_OUT + V_DROPOUT。

　　結(jié)論

　　不必擔心何時采用LDO來為本文所示的低壓微處理器供電。問問您自己：“我真的想用額外的降壓轉(zhuǎn)換器和電感來將系統(tǒng)效率僅提高幾個百分點嗎？”用降壓轉(zhuǎn)換器為低壓軌供電會增加PMIC的尺寸，需要添加一個3mm×3mm的電感，而且會增加BOM成本和PCB面積。相反，LDO經(jīng)濟實惠、尺寸小、且簡便易用，更不用提它是成本最低的解決方案了，并且還能針對您的應用對其進行優(yōu)化。