當前位置:首頁 > 電源 > 線性電源
[導(dǎo)讀] 目前,一些由電池供電的產(chǎn)品——像個人多媒體播放器、智能電話、便攜式游戲平臺和 GPS導(dǎo)航設(shè)備等都配備了 USB接口;并且這些產(chǎn)品還在不斷地通過集成新功能,使其變得更方便和更實用,從而能夠擠入高端消費市場。功

   目前,一些由電池供電的產(chǎn)品——像個人多媒體播放器、智能電話、便攜式游戲平臺和 GPS導(dǎo)航設(shè)備等都配備了 USB接口;并且這些產(chǎn)品還在不斷地通過集成新功能,使其變得更方便和更實用,從而能夠擠入高端消費市場。功能的增加需要采用像鋰電子這類更高容量的電池。用戶期望體積小、功能多、便攜且使用靈活,還有能夠快速且安全地充電,所有這些都為產(chǎn)品設(shè)計工程師提出了一系列的嚴苛挑戰(zhàn)。

  關(guān)鍵設(shè)計挑戰(zhàn)

  站在終端用戶的角度,在線性和開關(guān)模式電池充電IC之間存在著一些設(shè)計折衷。就像 LDO那樣,線性電池充電器所占體積小,外接元器件也少(例如,無需使用電感),但是效率低,可用電能少,并產(chǎn)生較多的熱量。但在成本和空間比效率更重要的一些場合,線性充電IC就比較合適。相反在其它場合,開關(guān)模式則更為合適。可見,對更高的充電效率、電池充電IC中的更高集成度、更高的空間利用率、以及增加產(chǎn)品的靈活度等方面的各種需求,都為靠電池供電的電子設(shè)備的設(shè)計帶來巨大壓力。系統(tǒng)設(shè)計師研發(fā)設(shè)計時面臨的挑戰(zhàn)主要包括:

  自動管理多路電源或負載

  充電時使來自USB的功率和效率最高

  發(fā)熱最少

  快速充電時充電電流 高

  在汽車應(yīng)用中能夠以高電壓工作

  減小電路板和封裝外形

  為了應(yīng)對上述的設(shè)計挑戰(zhàn),必須采用全面的解決方案,主要包括:

  電源管理——利用PowerPat控制和理想二級管

  目前,絕大多數(shù)由電池供電的電子設(shè)備都采用以下幾種供電方式:墻體適配器,汽車適配器,USB口或鋰電池。然而,在各類輸入電源間的電源通道控制的自動管理方面卻存在著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上,設(shè)計師試圖利用分離的方案,即利用一些場效應(yīng)管、比較器以及一些分離元器件來實現(xiàn)這一功能,但在解決熱插拔和大浪涌電流方面面臨著巨大的問題,從而引起系統(tǒng)的可靠性問題。不久前,分離的IC解決方案甚至還要求使用幾個芯片來實現(xiàn)。而如今,只需要一個集成電源管理器就能夠簡單又容易地解決這些問題。[!--empirenews.page--]

  電源通道控制允許終端產(chǎn)品即插即用,而不管電池的充電狀態(tài),或者說即便是電池根本就不在,即所謂的“即時接通(instant-on)” 模式。一只具有電源通道控制的IC為設(shè)備提供功率,并通過USB接口或一個墻體電源適配器來為單一單元鋰電池充電。為了在充電電源線尚未斷開的時候確保充滿電的電池保持不用,IC直接通過USB線為負載供電,而不從電池吸取功率。一旦電源去掉后,來自電池的電流便通過內(nèi)部的低損耗理想二級管送到負載,從而將電壓降和功耗降到最小。

  理想二級管的正向電壓降遠小于傳統(tǒng)的或肖特基二級管的正向電壓降,且其反向電流泄漏也比較小。小的正向電壓降將減小功耗和自發(fā)熱,從而延長了電池壽命。

  最大化USB的充電功率和效率

  使用線性充電器,增加充電電流將增加額外的功耗,或者說增加發(fā)熱。當用USB充電時,充電IC必須將總線電流限制到100mA (500mW)或500mA(2.5W),具體取決于與主控制器確定的模式。在用線性電源通道系統(tǒng)充電時,系統(tǒng)負載可以通過USB口利用接近全部的 2.5W,只要不超過輸入電流的限制。這種情況下,VOUT僅略低于輸出電壓(例如5V)。然而,由于電池電壓可能比5V輸入電壓低得多,大量的功率(VIN與VOUT的電壓差乘以充電電流)將通過線性電池充電器中的調(diào)整元件消耗掉。而開關(guān)電源通道方案則利用了Bat-Track功能。Bat-Track是一種自適應(yīng)的輸出控制,其中的輸入電路使調(diào)節(jié)器輸出電壓自動地跟蹤電池電壓。于是,通過保持電池充電器上的電壓盡可能地低,最佳地利用可用的輸入功率,因此極大地改善了電池充電器的調(diào)整元件的效率。

  LTC4088將這些高效率的功能集成到一片高密度的3×4mm DFN封裝IC中,并需要最少的外部元件(詳見圖1)。它是一片可用于便攜式USB供電設(shè)備的、自治的高效率開關(guān)電源管理器、理想的二級管控制器和 1.5A(來自墻體適配器)獨立的電池充電器。其開關(guān)前端拓撲功能PowerPath控制和Bat-Track減緩了空間限制較大的便攜式電子設(shè)備中的熱管理問題,特別是對于那些需要大容量電池的產(chǎn)品更為有利。

  

  圖1:LTC4088的典型應(yīng)用電路

  

  圖2:LTC4088的充電電流與電池電壓的關(guān)系

  LTC4088的開關(guān)模式前端拓撲結(jié)構(gòu)還允許VOUT負載電流在不超過USB負載指標時超過從USB口吸取的電流。保守的電源可實現(xiàn)高達700mA的電流,從而可實現(xiàn)USB的快速充電(圖2)。如果電源去掉后,該IC確保系統(tǒng)的應(yīng)用負載可以從電池獲取功率,而電流流經(jīng)一個內(nèi)部低損耗180mΩ的理想二級管,從而將電壓降和功耗降到最小。[!--empirenews.page--]

  高輸入電壓和USB兼容性相結(jié)合

  通過接受高輸入電壓源,例如火線/IEEE1394,12V–24V墻體適配器,未經(jīng)調(diào)節(jié)的高壓(>5.5V)墻體適配器,或者是汽車內(nèi)的適配器輸出,可以在家庭或工作場所以外的地方提供快速充電。利用這些電源,適配器電壓和手持設(shè)備中的電池電壓之間的差可能非常大。于是,根據(jù)所需的充電時間和充電電流,線性充電器將無法處理功耗問題。這就需要具有開關(guān)技術(shù)的IC,在改善效率和減緩熱管理問題的同時維持快速充電。需要指出的是,線性充電器也能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電,可能更適合USB充電,鋰電池或輸入電壓小于5.5V的墻體適配器。不過,高電壓IC還不易受電壓輸入瞬變的影響,進而增加了 IC和系統(tǒng)的免疫力和可靠性。

  


   圖3 :LTC4089的典型應(yīng)用電路

  LTC4089包含了所有這些功能(圖3)。該器件為一款自治的線性電源管理器,理想的二級管和獨立的高壓、高效率1.2A電池充電器,具有高壓開關(guān)調(diào)節(jié)器前端,與高達36V(最高40V)的高壓電源兼容,這些電源包括12V墻體適配器,汽車適配器和火線接口。此外,它還接受低壓電源,例如5V適配器和USB。Bat-Track適配輸出控制極大地改善了充電器的效率,電路板上安裝了一個200mΩ低損耗理想二級管來將電壓降和功耗降到最小。被封裝在一個低高度(0.75mm)的3× 6mm DFN封裝內(nèi)。

  本文小結(jié)

  Linear Technology公司的龐大且不斷充實的電源管理器/電池充電器IC家族,使得產(chǎn)品設(shè)計師的工作更加容易,其特色是具有很寬的高性能選擇范圍,且范圍從帶充電器的高壓線性電源管理擴展到帶充電器的快速充電高效率開關(guān)模式電源管理器。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉