安森美半導體身為全球高能效電子產品的首要矽方案供應商，針對可攜式應用提供豐富的解決方案。本文將重點探討安森美半導體的高性能、高能效方案如何配合智慧手機等可攜式應用的要求及技術趨勢，幫助設計工程師選擇適合的元件方案。

高整合度PMIC簡化設計，加快產品上市進程
眾所周知，可攜式裝置整合的功能越來越多，從拍照到音視訊播放、遊戲乃至位置服務等，不一而足。而隨著3G乃至4G網路基礎設施的就緒，使用者越來越習慣於透過智慧手機等可攜式裝置來以無線方式訪問豐富的資料及多媒體內容，需要可攜式裝置嵌入更多更強大的射頻(RF)模組。相應的代價是功率消耗越來越高，而電池容量及技術方面的進展仍然緩慢，可攜式裝置設計人員必須適應此種結合許多功能的高整合度趨勢，提供足夠長的電池使用時間，同時配合消費者對纖薄外形的需求。

為了應對這些挑戰，可攜式裝置設計人員的一項可行策略就是在選擇整合多種功能的主晶片組，同時選用高整合度的電源管理積體電路(PMIC)，幫助簡化設計，使控制電源所需的資源減至最少，並將外形因數保持在可控範圍之內。

安森美半導體提供一系列的微型電源管理IC(mini-PMIC)，其功能示意圖參見圖1。這些微型電源管理IC整合多個DC-DC開關轉換器或低壓降(LDO)線性轉換器，同時還可能整合其它多種控制或保護功能等，如匯流排控制、排序器、功率良好(PG)監控、啟用(Enable)、帶隙參考、振盪器、欠壓鎖定及熱關閉等保護功能或動態電壓調節(DVS)等。安森美半導體的mini-PMIC目前包括NCP6922、NCP6914、NCP6924及NCP69xy等(功率及功能遞增)。

以NCP6922為例，此mini-PMIC提供4路從0.6 V到3.3 V輸出的電壓軌(2路DC-DC加2路LDO)，同時整合了核心、上電排序器、熱保護及時脈等多種功能，採用2.05 mm x 2.05 mm CSP封裝，不僅減小方案尺寸，還藉I2C控制提供設計彈性，適用於要求多種穩壓輸出、使用數位訊號處理器(DSP)和/或微處理器的電池供電可攜式裝置。此元件支援2.3 V至5.5 V輸入電壓範圍，配合最新電池技術；還支援高達3 MHz的DC-DC工作頻率，可以減小輸出電感及電容的尺寸；靜態電流消耗低至64 μA，幫助延長電池使用時間；還支援動態電壓調節(DVS)，提升系統能效。

值得一提的是，安森美半導體的此系列mini-PMIC可以提供客製化的上電排序功能，以適應不同平臺應用需求。此系列IC中整合的LDO可以採用DC-DC輸出供電，進一步提升能效。其它優勢包括以I2C控制提供設計彈性、支援低至2.3 V的電壓以配合新電池技術、提供間距低至0.4 mm的QFN及CSP封裝等。安森美半導體還提供豐富的智慧財產權(IP)庫及模組化途徑，幫助客戶應對高整合度趨勢，以及加快產品上市進程。

降壓或升壓DC-DC開關穩壓器配合應用處理器供電或HDMI埠供電
雖然高整合度PMIC的應用日益增多，但在可攜式產品中，不是所有電源域都需要使用高整合度PMIC。而隨著可攜式產品功能不斷增多，整合度相對較低的電源轉換IC的需求也增加了，以此配合增加新功能。

低電流、低雜訊LDO配合延長電池使用時間及減小尺寸
如前所述，儘管高整合度PMIC在智慧手機可攜式產品中應用增多，但獨立的DC-DC開關穩壓器或LDO仍有充足應用空間，如需要LDO來配合可攜式裝置將電池使用時間延至最長並將尺寸減至最小，特別是那些射頻(RF)及雜訊敏感型功能仍然需要使用低雜訊的LDO。以手機為例，LDO的典型應用包括音訊插孔、相機模組、顯示屏模組、GPS模組、介面、LCD/觸控式螢幕控制、麥克風、GSM/WCDMA 射頻子電路板、藍芽模組及USB埠等。

安森美半導體提供適合可攜式應用的寬廣陣容LDO，其中包括NCP45xx及NCP46xx系列，如NCP4586(100 mA)、NCP4587/89(150/300 mA)、NCP4588(200 mA)、NCP4681/4(150 mA)、NCP4682/5(150 mA)、NCP4680(100 mA)及NCP4683(300 mA)等。此外，CAT62xx系列的多款LDO也非常適合可攜式應用，包括確保提供500 mA輸出電流的CAT6219、提供兩路300 mA峰值輸出電流的CAT6221、空載接地電流僅為典型值10 μA的CAT6220、提供1 A峰值電流的CAT6243及超低工作電流的CAT6289等。

以CAT6289為例，這是一款超低工作電流(典型值400 nA)的NanoPower LDO，輸入電壓範圍為1.8 V至5.5 V，提供8種標準電壓輸出，包括1.00、1.20、1.25、1.50、1.80、2.50、3.00及3.30 V，10 mA電流時的典型壓降為380 mV，1 kHz時的典型電源抑制比(PSRR)為-60 dB。此元件採用小型1.5 mm x 1.5 mm TDFN-6封裝，能夠幫助可攜式裝置延長電池使用時間，並配合小外形因數設計。

配合可攜式裝置不同充電應用OVP及OCP保護方案
智慧手機等採用鋰離子電池供電的可攜式裝置在日常充電/供電應用中，可能面臨正向/負向過壓、過流等風險，故需要安全的保護方案。安森美半導體的可攜式裝置OVP保護方案主要包括針對牆式適配器/USB充電的30 V/高達3 A系列產品(如NCP347/348、NCP349、NCP367、NCP370、NCP372及NCP391等)，以及針對USB充電的20 V/500 mA系列產品(如NCP360、NCP361、NCP362及NCP373等)；OCP保護方案如NCP380、NCP381及NCP382等。

以NCP367為例，這是一款提供+30 V過壓保護及高達3 A過流保護、帶電池電壓檢測功能的保護IC(見圖5)。此元件保護可攜式裝置電池免受輸入過壓(在出現故障工作條件下會斷開系統與Vbus或AC-DC適配器的連接)、充電過流及充電過壓影響。NCP367提供最大值100 mΩ的低導通電阻，幫助降低方案成本及電路板佔用空間。支持高達3 A電流的能力幫助實現快速充電。典型值50 μA的極低電流消耗相容於USB 500 μA閒置模式。此元件能用於1.5 A或500 mA兩種充電電流等級，非常適合手機等應用。

NCP382則是一款功率分配開關，其設計針對很可能會遇到大的電容性負載或短路的應用。實際上，越來越多可攜式電子裝置採用USB供電，但需要保護本地USB電源夠用受外部Vbus故障影響。NCP382能夠通過在輸出負載超過限流閾值或出現短路時切換至恒流模式，將輸出電流限制在期望的電平(0.5 A、1 A或1.5 A)，從而提供過流保護。NCP381接收2.5 V至5.5 V的單路輸入，提供2路輸出。圖6是NCP382的典型應用電路圖。

- 新聞稿有效日期，至2012/01/12為止

上一篇：資策會1/7「軟體專案範圍與成本估算」
下一篇：資策會CompTIA Security+國際認證班