文档介绍：如何为便携式系统挑选最理想的电源管理解决方案|第1
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大部分便携式电子产品都采用锂电池为系统提供供电。以下是电源管理在整个系统中所发挥的作用:
电池管理:充电、保护、剩余电量测量。
功率转换:利用电池的供电为负载提供适当的电压及电流。
负载管理:提高用电效率,充分发挥能源效益。
锂电池充电管理系统----LP3947:
美国国家半导体的LP3974充电芯片可以轻易为便携式电子产品提供电池充电功能。
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LP3947芯片可以支持所有的锂电池充电模式如:涓流充电,恒流充电,恒压充电。这款芯片与传统的充电集成电路不同,只需采用极少的外接元件为其提供支持,而且无需加设功率晶体管及高精度电流传感器。
LP3947芯片支持通用串行总线(USB)端口或交流电适配器为电池充电。充电电流可以通过I2C接口加以设定,确保不同类型的锂电池都可获得足够的充电。
这款充电芯片还有另一特别的功能。如果系统里没有电池,这款芯片可以作为低压降稳压器,执行稳压功能,稳定系统供电的电压,因此便携式电子产品可以充分利用这款芯片的稳压功能,直接从通用串行总线或交流电适配器获取供电,无需使用电池的供电,有助延长电池寿命。
功率转换:
便携式电子产品的负载一般可分为两大类:一种是属于数字子系统(核心及输入/输出)的负载,而另一种则是信号路径(模拟或射频信号)的负载。由于这两类负载需要的电压/电流都各不相同,因此系统的电源供应需要进行不同的功率转换,以便为不同负载馈送不同的电压/电流。
可以提供“功率转换”功能的芯片基本上采用三种不同的功率转换技术,因此功率转换器基本上也分为三大类,即低压降稳压器、电感式直流/直流转换器及开关电容器直流/直流转换器。图1所介绍的便是这三种不同的电路布局。
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数字子系统及信号路径作为负载对电源有各自不同的要求,我们必须分别予以考虑,并作出适当的取舍,才可确保系统能够充分发挥其性能。图表1列出有关的重要参数。
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专为数字核心及输入/输出而设的功率转换器
处理器核心及数字输入/输出等数字子系统耗用较多的供电,而且新一代的数字子系统需要的供电电压(Vcc)远比输入的电源供应低,有时甚至低至1V。此外,处理器必须长时间开启,即使处于待机状态也不能关闭。先进的电感式同步降压稳压器可以满足数字负载的这些特性。
电感式直流/直流转换器采用半桥接式输出级,后接低通滤波器。这种转换器的主要优点是无论输出/输入电压比(VOUT/VIN)有多大,都能以极高的效率输出稳定电压。
但这种技术既有优点,也有缺点,而且大部分问题都源自电感器,因此选择外接元件时便需要小心考虑相关的因素。例如,电感值(即电感器体积)越小,纹波电流便越大,虽然要确保系统体积小巧,便必须采用极小巧的元件,但系统设计工程师必须明白鱼与熊掌不能同时兼得。
提高开关频率的好处是系统可以采用较小型的电感器,但开关频率越高,开关损耗也就越大,转换效率也会相应下降,因为开启及关闭MOSFET时会