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多种输入电源进行自主管理和优化实现方案

2017年12月07日 15:00 次阅读

除了锂和镍电池,多种移动手持式设备通常由于安全、便利性和成本原因,会采用不可再充电或可再充电的两节 AA 或 AAA 碱性电池供电。这些 AA 和 AAA 电池也用镍氢金属或新的圆柱型锂化学材料制造。很多这些移动设备还通过 USB 和/或交流适配器供电。不过,管理多个进入手持式设备的输入电源通路是一个日益复杂的任务,因为有多个具有排序要求的电源电压、需要最佳效率以及空间非常有限。这些因素已经促进了面向空间受限型电池供电设备的高度集成电源管理 IC (PMIC) 的开发,这类设备的例子包括个人导航设备 (PND)、数码相机 (DSC)、手持式计算机、媒体播放器、超小型录像机和便携式医疗设备。

使用由两节 AA/AAA 电池和一个 5V 交流适配器/USB 端口供电的手持式设备时,最大的难题之一是,能够为主电源轨提供一个固定的 3V 或 3.3V 输出,并为给一个微处理器或 DSP 内核电压以及存储器供电提供两个低压 (1.Xv) 输出。如果该设备用一个 5V 交流适配器/USB 端口供电时,那么只需要降压型 DC/DC 转换。然而,如果该设备由两节碱性电池供电,那么就需要一个降压-升压型 DC/DC 转换器,以提供 3V 或 3.3V 主电源轨,同时还需要降压型 DC/DC 转换器为低压 (1.xV) 轨供电。这是因为,两节 AA 电池 (镍或碱性) 的放电曲线从约 3.25V 开始并下降至约 1.8V。不过,如果使用新的圆柱型锂 AA 和 AAA 电池,这一范围向上移动约 0.3V (高压端移动至约 3.6V),从而进一步导致需要一个降压-升压型转换器在整个电池放电电压范围内调节 3.0V/3.3V 轨。

此外,自主管理和优化诸如 USB、交流适配器和电池等输入电源之间的选择同时最大限度降低便携式手持产品中产生的热量带来了极大的设计挑战。设计师们传统上一直用 MOSFET 和运算放大器等分立组件来执行这一功能,但是也一直面临着热插拔、产生过多热量、至负载的大浪涌电流和大电压瞬态等问题,所有这些问题对系统可靠性都有负面影响。

减少热量

很多模拟 PMIC 提供多种片上线性稳压器。不过,线性稳压器如果没有用充足的铜走线布线、散热器或良好设计的输入/输出电压和输出电流恰当地管理,就可能在产品中产生局部“热点”。或者,当输入和输出电压之差大和/或如果输出电流大时,开关稳压器提供更高效率的降压方式。它们的使用在今天功能丰富和具有片上低压微处理器的器件中很普遍。结果,为大多数电压轨实现基于开关模式的电源成为必然之事。既然线性电池充电器是一个热源,那么它们也带来热量问题。

由多节 AA/AAA 电池供电型电子设备的系统设计师的关键挑战包括:

• 用两节或 3 节 AA/AAA 外型尺寸 (一次性电池) 的电池为 IC 供电;
• 在整个电池放电电压范围内调节 3V 或 3.3V
• 有效地提供额外的系统电压轨
• 最大限度减小任何作为热量耗散的功率
• 管理多个输入电源之间的电源选择
• 为多个电压轨提供正确的加电排序
• 最大限度减小从电池抽取的备用或无负载电流
• 最大限度减小解决方案占板面积和高度

一个简单的解决方案 —— 具低损耗电源通路控制的 PMIC

凌力尔特公司的 PMIC 具有电源通路 (PowerPath™) 控制和其它最佳集成功能构件,如高效率可编程降压-升压型和降压型开关稳压器,简单且非常容易地解决了这些设计难题。这是因为凌力尔特公司已经采取了不同的 PMIC 开发方法,运用更加严格筛选的集成度提供一个紧凑型解决方案,而且没有任何性能折中。

凌力尔特公司很多 PMIC 的关键功能是电源通路控制。这种自动负载优先处理能够自主和无缝地管理诸如 USB 端口、交流适配器和电池等多个输入电源之间的电源通路,而且在有些情况下 (线性和开关模式) 可以控制向负载的供电。低损耗开关电源通路控制不控制到负载的功率,但是确实比传统工业 PMIC 控制方法有很多优势。输入功率从两个输入电源 (诸如两节 AA 或 AAA 电池或一个 USB/交流适配器电源输入) 中的任意一个馈送到 IC,而且电源通路是自动选择的。输出轨从任意一个使用高效率开关稳压器的输入电压源产生。降压型稳压器有 3 个而不是典型的两个开关 FET。其优点是在输入端去除了一个串联电源控制组件 (降压型稳压器或线性稳压器),从而提高了效率并降低了产生的热量。从本质上讲,它是一个零损耗或低损耗的开关电源通路。

此外,在传统的电池馈电充电系统中,用户必须等待,直到提供充足的电池充电和电压,以获得系统功率。因此,低损耗 (和其它类型) 电源通路控制的一个附加好处是,不管电池的充电状态,在加上 USB 输入时,都能“即时接通”工作,所有输出将立即有效。

LTC3101 的推出

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发表于 2018-01-27 10:45 699次阅读
减小高速PCB中过孔的寄生效应带来的不利影响的方...

PLC呈现反常报警,8种常见错误类型解析

各种品牌PLC都具有自我诊断功能,但PLC修理的技巧在于,充分运用该功能进行分析,然后精确寻找问题所...

发表于 2018-01-27 09:48 2209次阅读
PLC呈现反常报警,8种常见错误类型解析

分享全数字楼宇对讲3种常见故障以及处理方法

问题一:有雪花点 可能原因一:查是否错将18V可视电源接到门口机上,导致摄像头过热; 处...

发表于 2018-01-26 17:16 864次阅读
分享全数字楼宇对讲3种常见故障以及处理方法

开关电源如何判断起振_开关电源不起振原因分析

开关电源,就是一个交流变直流,然后直流再变成交流,交流再变直流的的过程。不稳定的交流市电首先经过整流...

发表于 2018-01-26 13:59 927次阅读
开关电源如何判断起振_开关电源不起振原因分析

基于UC3846的24V/24V直流隔离电源

本文主要介绍了一种基于UC3846的24V/24V直流隔离电源。车载电源24V,经过输人滤波电路、隔...

发表于 2018-01-26 11:31 342次阅读
基于UC3846的24V/24V直流隔离电源

教你如何优化与创新交通运输系统的电源解决方案

交通运输系统的输入电压可能高达14V(单电池供电汽车)、28V(双电池供电卡车、客车和飞机)、或更高...

发表于 2018-01-26 07:07 866次阅读
教你如何优化与创新交通运输系统的电源解决方案

一文看懂超薄电源的pcb设计和制造窍门|干货分享

几年前市场上就开始有了宣称超薄电 几年前市场上就开始有了宣称超薄电 源产品,随着电子技术的飞速发展,...

发表于 2018-01-26 07:02 2059次阅读
一文看懂超薄电源的pcb设计和制造窍门|干货分享

常见led驱动电源电路设计大全(十款电路设计原理...

本文主要介绍了常见led驱动电源电路设计大全(十款电路设计原理图详解)。led驱动电源是把电源供应转...

发表于 2018-01-25 10:13 5645次阅读
常见led驱动电源电路设计大全(十款电路设计原理...

反激开关电源波形分析

本文介绍了五种反激开关电源的波形。

发表于 2018-01-24 14:14 615次阅读
反激开关电源波形分析

开关电源sw引脚的波形介绍

开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的...

发表于 2018-01-24 13:42 242次阅读
开关电源sw引脚的波形介绍

国家电网:站址规划藏高招 “螺蛳壳里做道场”

在电网项目前期工作中,有这样一句广为流传的话,“规划的节约才是最大的节约”。记者查阅大量的数据和资料...

发表于 2018-01-23 11:37 156次阅读
国家电网:站址规划藏高招 “螺蛳壳里做道场”

基于OVP/UVP测试调节电源输出电压方案

本设计实例介绍了一种基于OVP/UVP测试、负载余量测试、电压可编程性或其它任何理由而需要调节电源输...

发表于 2018-01-22 12:08 256次阅读
基于OVP/UVP测试调节电源输出电压方案

简易12v充电器电路图(七款12v充电器电路图详...

本文主要介绍了简易12v充电器电路图(七款12v充电器电路图详解)。锂电池在充电过程中需要控制它的充...

发表于 2018-01-22 10:07 3889次阅读
简易12v充电器电路图(七款12v充电器电路图详...

电源并联:电源简化设计

系统设计人员希望考虑将直流电源并联使用可能有很多原因。其中有些与物料清单和物流问题相关,其他则集中于...

发表于 2018-01-22 07:29 129次阅读
电源并联:电源简化设计

全汉战神480电源评测:齐全线材 直指中高端

全汉(FSP)企业集团作为全球电源供应器的一大巨头,一直致力于电源供应器高标准的研发与制造,在研发方...

发表于 2018-01-21 01:30 540次阅读
全汉战神480电源评测:齐全线材 直指中高端

模块化UPS电源的构成以及优缺点盘点

模块化UPS是由机架、UPS功率模块、静态开关模块、显示通信模块以及电池组构成。

发表于 2018-01-20 11:23 270次阅读
模块化UPS电源的构成以及优缺点盘点

受电鳗启发研制的电源可以用来为身体佩戴的电子设备...

一种受电鳗启发研制而成的灵活且透明的电源,可以用来为身体佩戴的电子设备供电,比如心脏起搏器、植入式传...

发表于 2018-01-18 11:25 979次阅读
受电鳗启发研制的电源可以用来为身体佩戴的电子设备...

简述示波器进行电源纹波分析及测试[图]

以20M示波器带宽为限制标准,电压设为PK-PK(也有测有效值的),去除示波器控头上的夹子与地线(因...

发表于 2018-01-18 07:58 421次阅读
简述示波器进行电源纹波分析及测试[图]

简单的双向可控硅正电源驱动解决方案

电源电压在某些情况下被视为正电压或者负电压。对于不经常跟双向可控硅开关管打交道的人来说,“负电源”听...

发表于 2018-01-17 16:14 369次阅读
简单的双向可控硅正电源驱动解决方案

对于硬件电路的设计过程的详细剖析

1)总体思路。设计硬件电路,大的框架和架构要搞清楚,但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老...

发表于 2018-01-17 15:09 926次阅读
对于硬件电路的设计过程的详细剖析

220v转5v电路原理图

本文主要介绍了几种220v转5v电路原理图,在交流220V转5V直流电源设计中,首先是对220V的高...

发表于 2018-01-16 09:10 5536次阅读
220v转5v电路原理图

基于DCS系统6种常见故障的深度解析

dcs维护内容多且复杂,所以在出现故障的时候,容易没有头绪。一般常见故障,可以从以下6个方向入手。

发表于 2018-01-15 16:34 1755次阅读
基于DCS系统6种常见故障的深度解析

LED驱动电源介绍_常用的LED驱动电源电路图

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,本文为大家介绍六种常用的...

发表于 2018-01-11 08:58 2227次阅读
LED驱动电源介绍_常用的LED驱动电源电路图

单片机简叙与单片机引脚介绍

单片机的40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。

发表于 2018-01-10 14:12 1049次阅读
单片机简叙与单片机引脚介绍