为微处理器核心供电

图3，按图2 顺序列出的封装以及相对尺寸。
　　已知负载电流和压差V_IN-V_OUT确定功率损耗，那么如何提高 LDO 稳压器的性能，使之适应标准封装的限制？尽管负载决定了输出电流和电压，但仍可以减小输入电压和 V_DIFF。如果能降低这个电压差，就可以减小功耗和封装的约束，也就可以有更多可供选择的 LDO 稳压器方案。

图4，FET 正在代替双极晶极管用于传输晶体管，因为 FET 的低导通电阻可以提供比双极晶体管固定饱和电压更低的压降。
　　新型 LDO 稳压器满足了这一要求，它具有比以往产品更低的电压降(V_DIFF)，以及降低最小输入电压和输出电压等级的方法。需要用场效应管(FET)代替双极晶体管来担当传输晶体管角色，因为 FET 的导通电阻电压降低于双极晶体管的固定饱和电压（图 4）。但很遗憾，大多数的 LDO 稳压器仍然要求最低输入电压要高于控制电路的工作电压。市场上也出现了一些改进后的 LDO 稳压器：它们有一个 V_IN 和一个 V_BIAS 输入，即将主电流通路与 IC 的偏置通路分隔开。换句话说，该器件的控制电路运行在较高的标准电压下(5V)，有极小的电流(3mA)，而通向输出端的大电流通路则来自一个独立的低电压输入(V_IN)。这种设置降低了压差V_IN-V_OUT以及功率损耗。美国国家半导体的 LP3883 就是使用 V_BIAS 端的一个电路实例，它在 3A 输出电流时压降为 210 mV。可以从一个 1.5V 电源（另一个核心电压）为 1.2V 负载(3.6W)提供 3A 电流，而功率损失仅为 900 mW。再加上控制电路消耗的 3mA 电流（控制电路电压为 5V），总的功率损耗只有 915 mW，因此可以采用很多封装形式。使用这些新型 LDO 稳压器，最佳策略就成了找到并利用电路板上的最低电压。标准封装的线性稳压器一般都比开关稳压器更便宜、更小，使用也更方便。
　　可以用以下公式确定应用的功耗对散热方式的要求：θ_JA=(T_J-T_A)/P_LOSS，其中θ_JA 为封装的热阻；T_J为 I_C 的最大结温（一般为 125°C），T_A 为紧贴 I_C的环境温度（系统的内部环境）。在本例中，T_A为 30℃（大致的室内温度），T_J 为 125℃。计算出方案所需θ_JA后，将其与LDO 数据表中的封装进行比较，选定一种封装形式。数据表中封装的θ_JA必须等于或小于计算出的θ_JA值，否则结温可能会超出设定的最大值。
　　现在，我们已经计算了某个线性稳压方案的功率损失，并且确定了用于散热的封装形式。下面要考虑一下功耗和效率对电池寿命的影响。电池寿命一般用毫安小时（mAh）来表示。可以粗略地认为一节 100 mAh 的电池可以提供 10 个小时的 10 mA 电流，或提供一个小时的 100 mA 电流。（当然许多因素可以影响或降低这一数值。）
　　如果 IC 核心需要 100 mA 电流，则无论输入电压或输出电压如何，线性稳压器都必须通过它的传输晶体管供给 100 mA电流。但是，开关稳压器可以通过控制传输晶体管的导通时间（占空比）来减少对输入端平均输入电流的需求。在大多数情况下，开关稳压器效率都高于 LDO，因为它的输入电流是可以减小的，所以对那些需要高效率并对热量敏感的应用来说，开关稳压器方案更具吸引力。
　　关于线性稳压器有一个最后要注意的问题：如果核心电压是 1.2V，应确定它是否能承受更高的电压。市面上大多数的线性稳压器都使用标准的带隙基准源，它的最低输出电压极限是大约 1.25V。如果核心可以承受稍高的电压，可以选择的器件范围就宽多了，通常成本会更低。
　　现在，已经清楚了线性稳压方案的参数，如效率、功耗、压降以及封装。第三步查看一下开关稳压器。前面提到过的新型 LDO 稳压器电压降已经大幅减小，某些情况下已接近了开关稳压器的效率，拓宽了它们的应用范围。然而，开关稳压器总体上效率仍然更高，也有许多种类可供选择。

图5，计算出的效率曲线，1.2V 输出电压，50 mA 至 5A 电流范围，分别对应于一个同步开关稳压器

《为微处理器核心供电(第2页)》