紧凑型ASSP成就硬盘MP3播放机的电源设计
MP3播放机的产量已接近3,000万部,其中50%是硬盘(HDD)MP3播放机。MP3播放机的电源供应通常来自于AC适配器、USB线缆或锂离子电池。然而,管理这些不同电源之间的电源通路控制是一个关键的技术难题。
硬盘MP3 播放机市场快速成长的主要动力,来自于苹果iPod 与iPod 迷你型硬盘MP3 的巨大成功,这两款产品在4～40GB 的存储范围内均具有多种硬盘选择。这些MP3 用微型硬盘的盘片直径大多不足2 英寸。例如,东芝的硬盘在直径仅为1.8 英寸的单一盘片上具有30GB 的容量;日立的微型硬盘则在直径仅1 英寸的单一盘片上具有4GB 的容量。
图1：LTC3455的简化框图
不论哪种硬盘驱动器在3.3V 下正常运行时,仅需要大约200mA 的电流供应。然而在其加速转动期间,峰值电流却可能高达1.2A。设计工程师在设计宽工作电流范围的DC/DC 转换器时,常会碰到这样的挑战。
直到最近,工程师已尝试分别采用一组MOSFET、运算放大器等诸多方法来实现硬盘MP3 播放机的电源管理与控制,但随之而来的热插拔、大浪涌电流等难题同样非常棘手,如果解决不好会引发大的系统问题。
大部分MP3 播放机已经采用专用集成电路(ASIC)来解决电池充电、电源路径控制、提供多重电压供应,以及如真正输出断接和精确USB 电流限等保护功能的要求。采用这种方法的原因显而易见,因为只需采用单一器件,就可满足电源管理的所有需求。可惜的是,这种方法同样也有缺点。首先,ASIC 是通过特定的晶圆制造工艺制造,因此难以为各项功能而使性能最优化。其次,ASIC 的定义和开发周期通常很长,在要求设计周期短而且动态变化的今天,这一问题变得越来越重要。从概念到出货,电源管理ASIC 需要用上一年半时间的情况并不罕见。而在此期间,某一产品的设计需求可能已变化了三次之上。
采用新的ASSP 消除充电延迟
虽然不同厂商生产的MP3 播放机千差万别,但在特性和功能上还是具有一定的共同点,因此可以采用专用标准产品(ASSP),而不会像用单一晶圆工艺生产的集成电路那样,对任何常用性能造成影响。Linear 公司最近推出的LTC3455 就代表了这一面向应用的功能集成趋势。
虽然不同厂商生产的MP3 播放机千差万别,但在特性和功能上还是具有一定的共同点,因此可以采用专用标准产品(ASSP),而不会像用单一晶圆工艺生产的集成电路那样,对任何常用性能造成影响。Linear 公司最近推出的LTC3455 就代表了这一面向应用的功能集成趋势。
采用4×4mm QFN 封装的LTC3455 可以无缝管理AC 适配器、USB 线缆、锂离子电池之间的电源供应,并满足USB 电源标准。此外,它还具有一个全功能锂离子充电器和两个高效的同步降压转换器。其中,锂离子充电器能提供高达800mA 的充电电流;而同步降压转换器则能产生大部分USB 外设所要求的低电压轨。不仅如此,LTC3455 还为微处理器提供电源导通复位信号、为存储卡供电的热插拨(HotSwap)输出,也适合用来充当低电池电量比较器或LDO控制器
