모바일 디바이스 설계자들은 배터리 수명을 증대시켜 통화 및 데이터 전송 시간을 연장하기 위해 변화하는 표준들과 요구에 직면하고 있다. 설계자들이 이러한 기술적 과제들을 해결할 수 있도록 지원하기 위해서 선도적인 고성능 전력 및 모바일 솔루션 글로벌 공급회사인 페어차일드 반도체(NYSE: FCS)가 이동통신단말기와 테블릿의 RF 영역을 위한 전력관리 제품을 개발했다.

페어차일드는 자사의 현재 진행중인 모바일 이니셔티브의 일환으로 고객과의 긴밀한 협력을 통해 GSM/GPRS/EDGE, 3G/3.5G, 4G 전력증폭기(PA)를 지원하는 FAN5904 고전력 고효율 동기식 벅 컨버터를 개발했다. 디바이스는 무선-지원 모바일 기기에서 전력소모를 낮추어 연결 시간을 60분 이상 연장시킨다. FAN5904는 23.5mm2 이하의 공간만을 차지는 소형 솔루션 실장공간을 제공 하며, PA의 RF 성능을 유지하면서 최소 20ºC까지 동작 온도를 낮춘다.

FAN5904는  GSM/EDGE PAMs, 3G/3.5G, 4G PA 각각에 대해 고전력 모드와 저전력 모드를 지원한다. 고전력 모드의 경우, GSM Tx 전력이 활성화되며, 심지어 GSM/EDGE PAM에 대해 3:1 VSWR 안테나 불일치가 발생한 경우에도 FAN5904은 최대 35dBm의 출력 전력을 제공할 수 있다. 디바이스는 3MHz 스위칭 주파수 조건에서 PWM 모드로 동작하여 2.3A를 처리하면서 최대 92%의 효율을 달성할 수 있다. 3G/3.5G, 4G PA의 경우, FAN5904는 저전력 모드에서 동작하며 3:1 VSWR 조건을 포함하는 최대 29dBm의 출력 전력을 지원한다.

저전력 모드 조건에서 FAN5904의 스위칭 주파수는 보다 무거운 전류 부하를 위해 PWM 모드에서 6MHz이다. 100mA 이하의 보다 가벼운 전류 부하 조건 하에서는 FAN5904은 PA의 출력 전력이 20dBm일 때 효율을 한층 더 최적화시키기 위해서 PFM 모드로 전환한다. FAN5904은 고전력 모드에서는 3MHz, 저전력 모드에서는 6MHz로 동작하기 때문에 1개의 470nH, 2520 인덕터와 2개의 4.7µF, 1508 커패시터를 사용하여 이를 구현할 수 있으며 결과적으로 20.5mm2의 PCB 공간을 달성할 수 있다. 추가적인 공간 절감을 위해 470nH, 2016 인덕터를 사용하면 전체 FAN5904 솔루션을 15mm2 이하의 공간으로 구현할 수 있다.

외부 DAC에 의해 제공되는 0.16V에서 1.40V까지의 범위를 가지는 아날로그 입력 VCON에 비례하여 디바이스의 출력 전압을 0.4V에서 3.5V까지 동적으로 변화시킬 수 있다. 이를 통해 PA에 최대 전력 추가 효율을 지원하는 전압을 공급할 수 있다. FAN5904은 또한 고속 전환 시간을 제공하기 때문에 전력 전환을 위한 출력 전압을 10µs 이내에 변경할 수 있다. 신속한 과도응답 특성을 제공하는 전류 모드 제어 루프가 탁월한 라인 및 부하 레귤레이션 기능을 보장한다.

FAN5904은 낮은 프로파일의 소형 폼 팩터의 1.71mm x1.71mm WLCSP-16 패키지로 제공된다.

페어차일드 반도체는 효율 증대, 보드 공간 절감, 신호 충실도 보호, 설계 단순화 등과 같은 강력한 설계 기술과제들에 대해 해결책을 제공하는 자사의 다양한 솔루션을 통해 혁신적인 모바일 설계를 지속적으로 개발하고 있다. 선도적인 회로 기술들을 초소형 첨단 패키징에 통합함으로써 페어차일드는 모바일 사용자들에게 이점을 제공하면서 설계의 크기, 비용, 전력을 감소시킨다. 페어차일드 엔지니어들은 보다 신속한 타임-투-마켓을 달성하고 다음 세대에서 성능을 향상시키기 위해서 선도적인 모바일 제조업체들과 긴밀하게 협력하고 있다.