手机中二极管-三极管-LDO-DCDC电路

二极管一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场二极管的主要特性：正向性外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，正向电流几乎为零当正向电压继续加大，二极管正向导通在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压反向性外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流由于反向电流很小，二极管处于截止状态击穿外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿当电压达到约0.7V时，二极管完全导导通状态，通常称此电压为二极管的导通电压对于锗二极管，开启电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V二极管的反向击穿齐纳击穿反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况二极管是最常用的电子元件之一，他最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的二极管应用：1.检波二极管2.限幅二极管二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内3.开关二极管4.稳压二极管这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的，在电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级5.肖特基二极管 它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管其正向起始电压较低其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件其工作频率可达100GHz5.瞬变电压抑制二极管TVP管，对电路进行快速过压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率（500W－5000W）和电压（8.2V～200V）分类二极管主要参数：1、最大整流电流IF是指二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为141左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏2、最高反向工作电压U加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。

为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值3、动态电阻Rd二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比4、最高工作频率FmFm是二极管工作的上限频率因二极管与PN结一样，其结电容由势垒电容组成所以Fm的值主要取决于PN结结电容的大小若是超过此值则单向导电性将受影响5、电压温度系数αuzαuz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量uz为6v左右的稳压二极管的温度稳定性较好在手机中一般有三个地方会用到二极管：一处是马达电路，利用二极管抑制马达线圈的尖峰电压；另一处是DC-DC电路，构成续流二极管；最后一处是ESD防护，将两个背靠背的二极管做成TVS管，实现静电电荷或浪涌冲激的快速泄放手机中用到的二极管生产公司NXP、SIG、芯导、罗姆NXP　二极管BZX585-C5V1低功率稳压器二极管，采用超小型SOD523 SMD塑料封装总功耗：最大300 mW两个容差系列：+- 2%和+- 5%工作电压范围：标称值2.4 V至75 V（E24范围）非重复性峰值逆向功率损耗：最大40 W一般稳压功能NXP 二极管PMEG6010CEJ平面高能效通用型(MEGA)肖特基势垒整流器，带集成应力保护环，采用小型扁平引脚表面贴装设备（SMD）塑料封装。

特性：正向电流：IF ≤ 1 A反向电压：VR ≤ 60 V极低正向电压 小型扁平引脚 SMD塑料封装 低压整流高效DC-DC转换 开关模式电源反向极性保护 低功耗应用NXP 贴片TVS二极管PESD5V0S1B低电容静电放电(ESD)保护二极管采用超小型SMD塑料封装，保护单条信号线免受ESD和其他瞬态电压导致的损坏特性:单条线路的双向ESD保护 超过30 kV的ESD保护 最大峰值脉冲功率：PPP = 130 W IEC 61000-4-2，第四级(ESD)低钳位电压：V(CL)R = 14 V IEC 61000-4-5（浪涌）；IPP = 12 A 超低漏电流：IRM = 5 nA超小型SMD塑料封三极管三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种晶体三极管的特性曲线1.输入特性曲线： 由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似， UCE=1V的输入特性曲线比UCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即UCE增大曲线向右移，但当UCE＞1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与UCE=1V时的曲线重合，所以图中只画出两条曲线，在实际使用中，UCE总是大于1V的。

由图可见，只有UBE大于05V后，iB才随UBE的增大迅速增大，正常工作时管压降UBE约为0.6～0.8V，通常取0.7V，称之为导通电压UBE(on)对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降UBE的值约为0.2～0.3V，导通电压UBE(on)≈0.2V2.输出特性曲线 输出回路的输出特性方程为：iC=f(UCE)，iB=常数 ；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：         （1）截止区：   IB≤0，IC=ICEO≈0，此时两个PN结均反向偏置 （2）放大区：IC=βIB+ICEO  ，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距 Ic受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE  而变化     （3）饱和区： UCE < U BE，UCB= UCE - U BE < 0 ，此时两个PN结均正向偏置，IC ¹ b IB，IC不受IB控制，失去放大作用曲线上升部分UCE很小，UCE = U BE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管 UCE(SAT)=0.3V，锗管UCE(SAT)=0.1V三极管主要参数：1特征频率fT当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能。

如果工作频率大于fT,电路将不正常工作fT称作增益带宽积，即fT=βfo若已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数，便可得出特征频率fT随着工作频率的升高，放大倍数会下降fT也可以定义为β=1时的频率2电压/电流三极管用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围3电流放大倍数4集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压5最大允许耗散功率三极管主要应用：1，开关2，电压放大3，电流放大4，振汤回路5，射频发送MOS绝缘栅场效应管(MOS管)的分类：绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型无论是什么沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS场效应管工作原理：　　绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。

当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化特性曲线：（1） 转移特性曲线场效应管是电压控制电流的器件，由于栅极没有输入电流，讨论其输入特性就没有意义了这里用转移特性来描述管子的输入和输出之间的控制关系，所谓转移特性，是指在一定的漏极电压uDS的情况下，栅极电压uGS对漏极电流iD的控制特性2）输出特性曲线场效应管的输出特性是指在栅极电压一定的情况下，漏极电流iD与漏‐源电压uDS之间的关系； 场效应管的输出特性曲线也分成三个区：恒流区、夹断区和可变电阻区当导电沟道予夹断后，呈现恒流特性，处于恒流区当栅极电压达到一定的值时，导电沟道被两边的空间电荷区夹断，漏极电流很小，处于夹断区当栅源电压很小，两边的空间电荷区没有接触时，处于可变电阻区放大电路中的场效应管应该处于恒流区，只有处于恒流区，栅极电压才对漏极电流有控制作用 MOS管主要参数：1. 开启电压VT（又称阈值电压）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；标准的N沟道MOS管，VT约为3～6V；通过工艺上的改进，可以使MOS管的VT值降到2～3V。

2. 直流输入电阻RGS 3. 即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比，这一特性有时以流过栅极的栅流表示 ，MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω4. 漏源击穿电压BVDS在VGS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS 5. 栅源击穿电压BVGS在增加栅源电压过程中，使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS，称为栅源击穿电压BVGS 6. 低频跨导gm在VDS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，是表征MOS管放大能力的一个重要参数场效应管属于电压控制元件，这一特点类似于电子管，但它的构造与工作原理和电子管是截然不同的，与双极型晶体管相比，场效应管具有如下特点1. 场效应管是电压控制器件，它通过VGS(栅源电压)来控制ID(漏极电流)2. 场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很大3. 它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好4. 它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数5. 场效应管的抗辐射能力强6. 由于不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

应用　　1.场效应管可应用于放大由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器　　2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换常用于多级放大器的输入级作阻抗变换　　3.场效应管可以用作可变电阻　　4.场效应管可以方便地用作恒流源　　5.场效应管可以用作电子开关LDOLDO是线性电源的典型代表主要组成部分：基准电压发射器（Vref），误差放大器，MOS管（T）和反馈电阻(R1/R2) 工作原理：LDO工作原理如下：Vin为输入电压，经调整管Ｔ降压后输出Vout,R1/R2构成分压电路，从R2上采样并反馈输入到误差放大器的同相端基准电压发生器产生一个高精度的恒压源Vref，并输入到误差放大器反向端误差放大器对同相端和反相端的电压差值进行放大，其输出电压用于控制MOS管的栅极电压，从而改变MOS管的工作点当整个环路达到稳定时，误差放大器的同相端与反相端电压近似相等此时，有Vref=Vout×R2/(R1+R2)即Vout=Vref×(R1+R2)/R2由上式可知，正常状态下，LDO输出电压Vout的大小与输入电压Vin无关，而只是取决于基准电压Vref和分压电阻R1/R2比值大小。

对于一款具体的ＬＤＣ芯片，Vref和R1/R2都是固定的，于是输出电压也就被固定了从自控角度看，LDO其实是一个电压闭环负反馈系统其中Vref为基准信号，R1/R2为反馈器件，通过他们可以获得系统输出量并反馈回系统 根据制成工艺的不同，LDO有Bipolar，BiCMOS，CMOS几种类型，性能有所差异，但随着成本压力的增大，CMOS LDO目前成为市场的主流对于手机来说，主要分成射频，基带，PMU三大功能单元PMU虽然可以满足其中大部分供电的需求，而对于射频部分的供电，摄像头模组的供电，GPS，以及WIFI部分新增的供电需求，由于PMU本身更新的速度，以及考虑成本、散热问题，并不能满足，需要通过额外的电源供应SGMICRO的LDO产品本身有着极低的静态电流，极低的噪声，非常高的PSRR，以及很低的输入输出电压差，可以大部分满足这些应用条件下供电需求在手机应用中，LDO的PSRR，输出噪声、启动时间这几个参数直接影响手机性能好坏，选择其外围器件需要注意一下几点：1、输出电容的选择影响LDO的稳定性，响应性能以及启动时间2、输入电容选择影响瞬态响应性能，EMI和PSSR3、两端滤波电容影响输出波纹、PSSR和瞬态响应性能以及启动时间。

4、稳压二极管选用要考虑能抑制输入电压过冲CMOS LDO的以下几个参数在手机设计中特别重要：1、LDO的稳定性与瞬态响应由于负载电流动态范围变化大，要求LDO的稳定性与瞬态响应性能好2、PSSR参数该参数直接影响射频模块部分接收灵敏度如果用在音频部分，能抑制手机中EMI干扰3、LDO启动时间启动时间和设计的上电时序相关，直接影响系统工作与否不同功率情况下选用合适的LDO的典型应用 LDO常见用于手机摄像头电源驱动，RF电源、蓝牙模块电源驱动 1、常见的AC/DC电源，交流电源电压经变压器后，变换成所需要的电压，该电压经整流后变为直流电压在该电路中，低压差线性稳压器的作用是：在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压，抑制纹波电压，消除电源产生的交流噪声 2、各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化为了保证蓄电池组输出恒定电压，通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器低压差线性稳压器的功率较低，因此可以延长蓄电池的使用寿命同时，由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近，因此在蓄电池接近放电完毕时，仍可保证输出电压稳定 3、开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。

在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器，就可以实现有源滤波，而且也可大大提高输出电压的稳压精度，同时电源系统的效率也不会明显降低 常见的封装有：SC70、SOT23，DFN-6,TO252，SOIC，SOT23以射频模块部分供电为例，SC70封装，本身允许散热功率通常在 0.2W以内，Vout通常是2.8V，如果电流超过250mA会导致不稳定,而SOT23的封装允许散热在0.4W左右，更加适合该部分的应用如果从芯片尺寸考虑，可以选用DFN封装，可以兼顾散热要求(PD>0.4W)生产厂家TOREX,SII,ROHM,RICOH,Diodes,Prisemi,Ame,TI,NS,Maxim,LTC,Intersil,Fairchild,Micrel,Natlinear,MPS,AATI，ACE,ADI,ST等；DC/DC电源模块DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器根据需求可采用三类控制PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。

目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM（占空比）来控制输出的有效电压的大小DC-DC有降压和升压两种DC-DC BUCK降压型变换电路，这种变换器只能降压不能升压，输入输出是同极性的，它输出的电流脉动小，结构比较简单，但输入电流脉动较大其电压比公式： V0/Vin=D开关管承受最高电压为VMQ=Vin,二极管承受最高电压为VMD=Vin适用于各种降压型开关稳压器DC-DC Boost升压型变换器，该种变化器只能升压，二不能降压，输入输出同极性，输入电流脉动小，但输出电流脉动大，也不能空载工作，结构比较简单，其低电压比V0/Vin=1/(1-D)，开关承受最高电压VMQ=V0，二极管承受最高电压VMD=V0目前，在手机应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动闪光灯模组的LED或者是显示屏背光的LED，并且通常可以根据不同情况下的需求，调节LED的明暗程度串联驱动，采用电感型DC-DC升压转换原理，所有的LED负载是串联连接的形式这类应用电路中采用的升压器件有体积小，效率高的优点，而且大多数是采用SOT23-5L或者SOT23-6L的封装，外加少量阻容感器件，占用电路板很小的空间。

LDO与DC-DC优缺点低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV 如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DC-DC了，因为LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高 DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高 总之，升压是一定要选DC-DC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较1、为什么电容选用的大部分都是X5R温度特性的？2、高亮闪关灯与二极管并联，作用是避免闪光灯损坏？3、闪光灯怎么通过上面电路闪两次的？4、现在手机中三级管的主要作用是做开关组件还是线性放大 ？。