行动装置现在已经成为人们生活整体的一部份，它不但可让生活更加安全（例如保护车子故障的驾驶人），也可以提供影音娱乐（例如接收最新的运动比赛结果），更有操作简便、紧急联络以及社交功能等。然而，就用户的感觉而言，行动装置并没有很高的价值。

时下移动电话的售价大都很低，只要消费者签约即可。对消费者来说，成本是合约的时间长度，而非移动电话本身。消费者认为移动电话是一种「抛弃式」商品，可以随外形、颜色与用途等最新趋势不断更新。不过，这种想法有点错误，因为移动电话是工程科技上的一项成就，需要数以百万计的人付出多年的努力，方可将此产品推出市面。

在某个程度上，线性稳压器也有相似之处，尤其是在手机的设计方面。高性能线性稳压器具有良好的IC设计、封装与制造过程，可提供下一代移动电话设计时所需的性能。

线性稳压器被用作移动电话系统的「点缀」，且经常在产品发展末期才被挑选。设计师比较重视的是如何使复杂的基频（BB）或射频特殊应用集成电路（RF ASIC）发挥功能，而非其所选取的线性稳压器功率与性能。线性稳压器的销售经常根据前端薄板规格变动，而非其核心特征及数据表盖子内的重要效能。

规格也经常令人误解，虽然前端薄板上说明主要参数，但其方式混淆不清，且如果没有和其他链接参数放在一起，可能就毫无价值可言。地面电流即为其中之一，这是由于线性稳压器市场竞争特性的缘故。装置制造商需要争取时间，因而使得工程师只能匆匆检视一下装置。

此外，数据呈现的方式并未真正标准化。不同的等级、温度与负载等，只有使设计工程师更加困扰。

线性稳压器的分类及其与电池技术的关系

线性稳压器主要有三种类别可供选取：通用、数字与模拟。线性稳压器的特征随应用特性而异，其参数经常成为交换条件。因此指定装置种类的作法，是以设计应用的最重要规格来考虑。

便携设备的电池技术已经转向锂离子电池，因为此种电池每单位重量具有较高的电力，而且不会产生记忆效应（memory effect），通常与镍基电池结合。镍基电池会继续存在便携设备内，除了电动工具等需要高电流负载的用途之外，也因为镍基电池的电阻较低。

锂离子电池为移动电话的首选电池技术，但这项技术在规范锂离子电池的半导体业之内并未以同样的速度发展。有明显进步的只有高分子电池（polymer cells）的引进，此种电池可随移动电话的形状铸成。唯一明显的替代品为动力电池（power cell），不过此种电池在短期内不会有明显的影响，尤其是其副产物为水，对附近的电子产品会有不利的影响。

因此，为进一步将行动装置调整出待机与通话时间，会形成一个趋势，亦即不断地（或许不公平地）促使半导体科技与构造能符合产品日益增加的需求。现在因为行动装置不但需要考虑通话、待机时间还有游戏时间，使得此一趋势更加强烈。

由于多媒体与因特网，使得性能优劣成为主要的考虑。线性稳压器愈来愈不需要静态电流（IQ），因此对IC设计人员产生了若干交换情形。处理这些交换情形、发展配合构造甚至是改善这些交换等，将成为未来产品组合是否会成功的主因。在确认线性稳压器的性能时，这些较低静态电流的要求就已在改变各种线性稳压器的特征。

线性稳压器

从早期的稽纳二极管（zener diode）发展至今，线性稳压器已经有很大的进步。现代的线性稳压器使用甚多巧妙的构造设计以应付艰巨的要求。基本上，线性稳压器是由运算放大器与信道晶体管所组成。运算放大器使用两个参考标准：内部参考电流器（band gap reference）与输出的电阻器分配器链（resistor divider chain）。

进行调压时，电阻器分配器网络的电压值被回馈至运算放大器，然后在该处与频带差参考比较，而信道晶体管依照结果决定是否开启。此为一个封闭式回路系统，主要依据两个电极：错误放大器/信道晶体管的内部电极，以及输出电流需求和输出电容器等效串联电阻（ESR）的外部电极。更动这两个电极不但会影响装置的性能，并会造成回路的不稳定。

进一步了解线性稳压器的分类

在线性稳压器不断提高的要求中，其中之一是增加线性稳压器的效能，也就是降低静态电流和顺向压降（forward drop voltage）。然而天底下没有白吃的午餐，在提高这些线性稳压器优值（figure of merits）的同时，也会对其他特性产生不良的影响。

通用线性稳压器的设计，在于尽可能提供全面的性能。特性经常对彼此产生阻碍，故需均匀地加以衡量。封装选择取决于成本与广大的市场接受度。

数字线性稳压器的设计，在于支持行动装置的主要数字核心功能。现代的数字信号处理器（DSP）与uController的操作，必须配合快速的效能以及高电流要求。特别是对于不断扩充的应用以及从调制解调器驱动的行动装置转向具有各种功能的多媒体装置等，在在都使得电流要求往上攀升。因此现今不再需要考虑通话时间与待机时间，而需考虑游戏时间（电玩与因特网）。

有分码多重存取（CDMA）需求的新兴市场，需要大量的错误修正与过滤。在软件下载时，这些需求皆对数字处理核心功能造成极大的负担，转而成为对电源管理装置的高要求与快速反应需求。这些特性驱动着对数字负载很重要的特性，那就是线路与负载规范或瞬时。需要注意的是，这只是主要特性中的其中之二。这些参数经常不会出现在数据表前页，并且是以两种方式来表示：V/I的误差％或实际的V/I值。这些皆应参考输入电压的负载电流或改变。

由于行动装置的性质，有很长的时间并不需要核心功能。在没有接听电话、手机搜寻或使用多媒体功能的情况下，电源管理装置会进入睡眠功能。因此，数字线性稳压器被设计成进入睡眠功能并使用低电流，但需要时可迅速启动。在睡眠模式时，线性稳压器的所有主要操作，包括能隙（band gap）皆会被关闭。快速、但没有太多过激（overshoot）的开启时间变得极为重要。线性稳压器过激太多和处理过激的能力与瞬时电流（IQ）有关。当瞬时电流降低时，维持或提升此能力则会变得很困难。

数字电路需要快速反应，但对线路与负载瞬时的干扰小，需要的是能快速驱动内部电容节点、负载瞬时以及相关的可用电流。当进一步降低驱动的可用电流时，线性稳压器的反应能力会被降低。

假设在设计一个够快的电路且有过激的情形产生，此时可使用一个电容器予以抑制，让电容负载会变得更高，以产生更高的瞬时电流。

模拟线性稳压器主要是依照空气接口的要求驱动，而空气接口是可携式通讯的弱点。讯号极易受到噪声与衰减的影响，故在考虑模拟线性稳压器时，很重要的是，装置本身不会将更多的噪声加至所要的讯号内，并且会抑制来自其他来源的噪声。模拟线性稳压器的主要优值为噪声的处理（单位为v rms）及抑制（电源供应拒斥比PSRR，单位为dB）。

参考电流器与信道晶体管为噪音的主要来源。外部加装一个信道电容器虽可降低噪音，但会增加成本及外形因素。因此，可在硅芯片内加装内部电容器。晶体管的噪声实际上是由两个因素结合所产生：热噪声（thermal noise）与闪烁噪声（flicker noise）。这些现象导因于电子彼此冲撞且被陷在二氧化硅内。PSRR是装置抑制另一个稳压组件或噪声产生器产生不需要的噪声。这在模拟环境中格外重要，因为模拟装置更易受到数字噪声的影响。

噪声本身与地面电流有直接的关联，因为这是驱动晶体管的一个因素。金氧半场效晶体管（MOSFET）的驱动电流愈低，闪烁噪声与热噪声就愈差，驱动电流转换成低瞬时电流也就愈低。

虽然现代线性稳压器设计人员面临多重的交换条件，但并非一切皆已无法挽回。利用已经发展出的技术，是有可能拥有智能更高的装置，并弥补系统不正常及无法预测的要求。测量输出与输入电流/电压及强迫装置获得更高稳定性的方法已经被设计出来，同时可降低地面电流与顺向压降。使用硅芯片MOSFET结构的电容效应以及其他技术，可以整合旁通电容器及输出/输入电容器等外部功能，同时尚可能维持或改善性能并进而降低材料费用与外形因素。

线性稳压器的下一步

大部分的现代行动通讯装置都力求外部组件的整合。其中一个趋势是，分离的线性稳压器会被用作电源管理单元（PMU）。现今的电源管理单元已经使用甚多传统线性稳压器。电源管理单元，经常发展成为客户取向的混合讯号特殊应用集成电路（ASIC），亦即外形因素的优化。

移动电话基本上有两种功能：数据核心与多媒体、用户经验核心。调制解调器会继续整合并且成为所有未来发展的具体平台，此倾向会使PMU ASIC成为解决方案的一部份。不过，PMU本身具有一些根本弱点。若因故必须改变，整个装置即需重制。这极不符合成本效益，且会影响上市时间。上市时间亦应以成本损失估计，而非以所花费的成本衡量。即使只有一个高效能的核心功能，弹性仍然是很重要的，所以在考虑整合所有电源管理功能时，需极为谨慎。具备外部线性稳压器有助于增加弹性。同时，将诸多装置置于一个单一模块上亦甚为复杂，散热即为其中一个问题。多媒体核心与用户经验核心将会成为下一代行动装置的一个主要需求。对电流也有持续不断的需求，但仍须遵守物理定律。这些热需求亦会驱使下一代电源管理的分隔。

未来，若干电源管理设计可能会建立在直流对直流、由后稳压线性稳压器（post regulation linear regulators）支持的降压稳压器（buck regulator）。这表示低输入电压线性稳压器的进一步发展，使输入电压更趋近1伏特。同时，由于未来数字核心的功能会渐低于1伏特以下，以及制程随着摩斯定理（Moor's Law）往前发展，输出电压也会降低。电压的降低以及未来线性稳压器的发展，将会为此类装置打开可携式应用的新市场，使单一1.2伏特电池的直接线性稳压更有可能实现。

结语

认为分散的线性稳压器将被整合且不再被需要的人，是只考虑到今日系统的需求，而未考虑到未来的市场。随着封装、制程以及系统等进一步推动电源管理装置的能力与需求，电源管理装置的角色和外观势将改变以迎接挑战。移动电话设计人员将会根据效能优势、应用与使用方便等考虑选择产品。研发厂商必须考虑这些变化的系统需求，研发新的结构、制程与封装，才能在市场上继续保有领先优势。（作者为NS美国国家半导体欧洲市场营销经理）

延 伸 阅 读	对于电流需求少于 2A ，输入到输出电压差又很小的应用，线性稳压器或许是最佳选择。相关介绍请见「可携式产品的直流电源转换」一文。 近来低压降线性稳压器的转换效率提升及低噪声的优点，连带成为小功率降压及稳压器之主流，本文将针对压降线性稳压器作系统架构的介绍与分析，并探讨其发展之现况。你可在「低压降线性稳压器系统介绍与探讨」一文中得到进一步的介绍。 电池寿命迫使设计者采用一个低电源供应输入电流的稳压器在宽广负载电流范围上达到合理效率。在「改善线性稳压器IC的输入电源排斥比」一文为你做了相关的评析。

最新消息	一直以来，电源管理业界为了控制和降低现代电子产品如手机等的功耗而作出了重大努力，因此寻找延长这类装置电池寿命的方法也成为业界最首要的任务。相关介绍请见「AC adapter电源转换器应用概述」一文。 本文将提供某些设计准则，使工程师能针对这些产品的常用架构，选择最正确的电源供应电路拓朴。你可在「为可携式应用选择正确的DC/DC转换电路拓朴」一文中得到进一步的介绍。 低压差线性稳压器相对常用的三端稳压器具有更高的性能， PCB 面积占用和功耗更低，在手机等可携产品中得到广泛应用。在「低压差线性稳压器的选用技术」一文为你做了相关的评析。