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開關(guān)穩(wěn)壓器控制器能夠在寬電壓范圍和大負(fù)載電流下實(shí)現(xiàn)，但它們需要多個(gè)外部元件(如電感、電容和FET)才能運(yùn)行，而這些元件可能會(huì)成為高頻和低頻噪聲的來源。無電感電荷泵(或開關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器)也可以用來產(chǎn)生低電壓，但其輸出電流能力受限，瞬態(tài)性能較差，并且需要多個(gè)外部元件。因此，電荷泵在數(shù)字IC電源應(yīng)用中并不常見。線性穩(wěn)壓器(尤其是LDO穩(wěn)壓器)很簡單，因?yàn)樗鼈冎恍枰獌蓚€(gè)外部電容即可工作。但是，它們的功率可能有限，這取決于IC兩端輸入到輸出的電壓差大小、負(fù)載所需電流的大小以及封裝的熱阻特性。這無疑限制了它們?yōu)閿?shù)字IC供電的能力。單片式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)摩爾定律自1965年問世以來，其遠(yuǎn)見性和有效性一再得到驗(yàn)證。晶圓制造技術(shù)的線寬不斷縮小，從而降低了數(shù)字IC的電壓。




更小的幾何形狀工藝可以在終產(chǎn)品中高度集成更多的高耗電功能。例如，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)服務(wù)器和光通信路由系統(tǒng)需要更寬的帶寬來處理更多的計(jì)算數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)流量，這些系統(tǒng)還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此需要的IC。汽車配備更多的車載電子設(shè)備，用于娛樂、導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛功能甚至發(fā)動(dòng)機(jī)控制。于是，系統(tǒng)的電流消耗和相應(yīng)的總功耗都會(huì)增加。因此，需要先進(jìn)的封裝和內(nèi)部電源級(jí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)將熱量驅(qū)散出電源IC，同時(shí)提供更高的功率。高電源抑制比(PSRR)和低輸出電壓噪聲(或紋波)是重要的考慮因素。具有高電源抑制比的器件可以濾除和抑制輸入噪聲，從而獲得干凈穩(wěn)定的輸出。




電源解決方案需要在寬帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低輸出電壓噪聲(或低輸出紋波)，因?yàn)楝F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)具有多個(gè)電源軌，其中噪聲靈敏度是設(shè)計(jì)的主要考慮因素。隨著FPGA對(duì)速度要求的提高，電源噪聲容差逐漸降低，以地減少誤碼。噪聲引起的數(shù)字故障會(huì)大大降低這些高速PLD的有效數(shù)據(jù)吞吐速率。大電流下的輸入電源噪聲成為對(duì)電源要求較嚴(yán)苛的規(guī)范之一。由于的幾何電路開關(guān)會(huì)產(chǎn)生高功耗，因此收發(fā)器速率越高(例如在FPGA中)，電流水平就越高。這些IC速度很快。它們可能在幾十至幾百納秒內(nèi)使負(fù)載電流從接近零到數(shù)安培循環(huán)，因此需要使用超快速瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)壓器。