手機電視、手機游戲以及音頻播放等多媒體應用向手機中的電源管理設計提出了巨大的挑戰。手機設計人員需要在加入新的多媒體功能的同時，保持手機小巧的外形并維持電池的長壽命。新應用處理器提供了出色的新功能，但代價是功耗更高。新的AV功能意味著音樂回放時間更長，由此音頻放大的效率必需更高，從而延長回放時間。而且，當手機上的AV功能變得更成熟時，音頻質量和輸出功率的要求也會更高。在本文中，我們討論了一些解決方案，可以幫助設計人員應對這些與新型多媒體手機電源和音頻放大有關的挑戰。

新應用處理器的電源

為了使手機外形小巧，使用集成電源管理單元（PMU）是非常普遍的。PMU的優點是簡化了電源設計，而且與使用幾個分立元件電源解決方案相比，減小了解決方案的總體尺寸。但是，相反的是，多媒體功能的快速發展增加了獨立穩壓器的使用。由于新應用處理器增加了多媒體特性，所以現有的PMU不足以滿足其日益提高的電源要求。另一方面，手機開發的時間越來越短，使設計人員不能等待PMU的升級。因此，獨立穩壓器被用于提供新手機所需的額外系統功率。

除了考慮解決方案的成本因素外，選擇獨立穩壓器最重要的三個標準是（不同設計的優先考慮因素不同）：1.低噪聲：穩壓不能產生干擾周圍射頻系統的噪聲或EMI。2.功耗低：這意味著完全工作時效率高，且在輕載和待機狀態下電流小。3.解決方案尺寸小（大小和高度）：穩壓器必需在一個高度低的封裝內，而且外部無源元件也要細小。

同步步降轉換器的功耗

新處理器的理想穩壓器是DC/DC步降轉換器，其電源效率高（超過90%），因此對板的散熱也較小。圖1顯示了集成了MPEG-4編解碼器的手機平臺系統框圖。同步步降轉換器NCP1521用于提供芯片組的芯核電壓和I/O電路的電源電壓。內置同步整流器后，此降壓轉換器不需要外部肖特基二極管，它提供了優異的效率，完全工作時效率范圍在90%到96%之間。它提供的可調電壓在0.9V和3.3V之間，輸出電流高達600mA。

在手機中，當微處理器長期處于待機狀態，轉換器進入輕載區域，效率將降到90%以下。為了降低長期待機時的功耗，NCP1521提供了一種解決方案，可以自動從高頻PWM轉換到脈沖頻率模式（PFM），其開關頻率與負載成正比，因此在輕載情況下產生的功耗較小。

尺寸小的解決方案

為了減小解決方案總體尺寸，新的降壓轉換器使用的開關頻率在1MHz和2MHz之間。為了展示開關頻率的效果，我們采用市場上的1MHz步降轉換器，它使用優化的L-C濾波器值：L=10uH，Cout=10uF。對開關頻率為1.5MHz的NCP1521，它要求的輸出濾波器為：L=2.2uH，Cout=10uF。同樣地，振蕩頻率為3MHz的NCP1522，優化的L-C濾波器值是L=2.2uH，Cout=4.7uF。結果總結如表所示。

表1：L-C濾波器值與轉換器開關頻率的比較

這一比較表明，開關頻率越高，所需的電感和輸出電容越小，因此解決方案的總體尺寸也越小。在PCB空間高度受限的多媒體手機設計中，建議采用開關頻率較高的NCP1522，以減小解決方案尺寸，并降低無源元件的成本。

引腳尺寸為3x3的SOT23-5是目前同步步降轉換器的業內標準封裝。但市場上有更小的封裝選擇（如芯片級和DFN封裝），以滿足設計人員進一步降低解決方案尺寸的需求。