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优化移动设备过载过热问题,好的参考设计很关键!

电子设计 2018-03-02 11:11 次阅读

充电宝 在给移动设备充电的过程中如果发生过热的问题,很容易导致起火爆炸等安全问题。我们经常能从媒体上看到此类事故的发生。因此充电宝的设计者们通常会加入过流保护电路,过热保护电路来增加产品的可靠性。充电宝行业竞争激烈,成本压力很大,因此这些额外增加的线路越简单可靠, 产品越有竞争力。

TI的参考设计PMP9806就是针对这一客户需求而设计的。这个参考设计的输入电压为2.7-4.4V, 输出能力为18W (5V/3A, 9V/2A 及12V/1.5A)。当升压变换器TPS61088 的输出电流大于设定值,输出电压就会下降, 有效地限制了输出功率和输出电流, 从而避免了充电宝 因过载使用而导致的过热问题。下面我们来看一下具体的电路设计。

TI参考设计PMP9806的系统框图

图1是TI参考设计PMP9806的系统框图。采样 电阻RS将输出电流转化为一个电压信号VSENSE。运算放大器A1将VSENSE放大成VAMP1接到运算放大器A2的输入端。VFB是TPS61088 FB 脚的参考电压,VFB为1.204V。当输出电流小于限流点时,当VAMP1低于1.204V,二极管D不导通,电阻RADJ悬空,TPS61088 FB脚的电压仅由输出电压决定。当输出电流高于限流点时,当VAMP1高于1.204V,二极管D导通,VAMP2直接跟随VAMP1的电压,TPS61088 FB 脚的电压上升,输出电压下降。如果输出电流进一步上升, 输出电压将进一步下降。输出电压的下降幅度由RADJ的阻值决定。RADJ的阻值越小,输出电压的下降幅度就越大。

图1. PMP9806的结构框图

TI参考设计PMP9806的设计指标

表1给出了PMP9806的设计指标,限流点的值设置在比正常输出高5%。 一旦输出电流高于限流点,输出电压马上下降,从而限制了最大输出功率,有效防止了充电宝因过载使用而导致的过热问题。

表 1.  设计指标

Input Voltage

Output Voltage/Output Current

Output Current Limit Point

3V- 4.2V

9V/2A

Io ≥ 2.1A

5V/3A

Io ≥ 3.15A

12V/1.5A

Io ≥ 1.575A

TI参考设计PMP9806的参数计算

图2 给出了PMP9806限流电路的示意图。该限流电路里面两个最关键的参数是运算放大器A1放大倍数的选择和调节电阻RADJ参数的选择。

以输出Vo=9V,Io=2A为例,限流点设置在2.1A。采样电阻为25m ohm,因此当输出电流达到限流点时,采样电阻两端的电压VSENSE为:

  

                                     (1)

此时要使得限流电路起作用,运算放大器A1的输出必须达到TPS61088 FB 脚的参考电压值1.204V。因此我们可以得到下面的等式:

  

                                                (2)

由此我们可以得到A1的放大倍数为:

   

              (3)

因此可以将R17设为232k ohm,将R16设为10.5k ohm。

图2. PMP9806限流电路

当VAMP1高于1.204V时,二极管D导通,VAMP2直接跟随VAMP1的电压。因此可以推出如下的关系式:

                                                                      (4)

                          (5)

    

由上述公式(5)可以推出RADJ的表达式为:

                      (6)

   

其中:

如果希望将输出功率限制在一个更小的值,比如说当输出电流达到3A时,输出电压为5.5V,则可以取RADJ=121K。

TI参考设计PMP9806的测试结果

图3给出了输出电流分别是2A和3A时 的启动波形。当输出电流为2A时,升压变换器TPS61088的输出电压在启动完毕后为正常输出9V。当输出电流为3A时, 由于该负载电流超过了2.1A限流点,因此升压变换器TPS61088在启动完毕后直接进入限流状态,输出电压只有6.2V。

图4给出了输出电流由2A突然增加到3A时 的动态波形。我们可以看到输出电压在50us之内从9V下降到了6.2V,迅速将最大输出功率限制在一个范围内,从而有效地防止了充电宝在使用过程中由于过载而导致的过热问题。

   

图 3. 输出电流为2A和3A时的启动波形(VO=9V)

             图 4. 输出电流从2A突然上升到3A时 的动态限流波形

TI参考设计PMP9806可以帮助我们轻松搞定充电宝过载使用导致的过热问题。如果和参考设计PMP9779配合使用, 还可以同时解决输出短路保护的问题。TI参考设计PMP9806提供的方法,不仅适用于充电宝, 还适用于蓝牙音箱, POS机及电子烟等产品。如果您感兴趣的话, 可以到TI网站下载设计文档作参考。

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安森美半导体和艾睿电子推创新电源管理/车载充电参考设计方案

基于TI DM642和OMAP5912 DSP实验板实现行车安全辅助记录系统的设计

因此,我们开发出一个系统—CADAS (CSSP. Advanced Driver Safety A....
发表于 04-24 10:17 464次 阅读
基于TI DM642和OMAP5912 DSP实验板实现行车安全辅助记录系统的设计

光线消毒方案,紫外LED如何助力抗疫

疫情期间,人们为了杜绝病毒的传播,也开始关注起消灭病毒的有效途径,其中之一就是紫外线消毒灯,那么紫外....
的头像 21克888 发表于 04-23 08:28 2072次 阅读
光线消毒方案,紫外LED如何助力抗疫

造一台呼吸机有多难?

由于新冠疫情的影响,现在全球各国对呼吸机的需求量快速增长,医院需要呼吸机来帮助重症新冠患者保持呼吸,....
的头像 荷叶塘 发表于 04-18 09:21 7831次 阅读
造一台呼吸机有多难?

基于TI DM642和OMAP5912 DSP实验板实现汽车CADAS系统设计

近年来,搭配CCD摄像机发展的高效率图像处理技术正蓬勃发展。主要原因在于软件撰写的弹性、CCD摄像机....
发表于 04-16 10:06 235次 阅读
基于TI DM642和OMAP5912 DSP实验板实现汽车CADAS系统设计

TI LMG341xR050 GaN功率级在贸泽开售 支持高密度电源转换设计

贸泽电子备货的TI LMG341xR050 GaN功率级与硅MOSFET相比拥有多种优势,包括超低输....
发表于 04-13 14:58 462次 阅读
TI LMG341xR050 GaN功率级在贸泽开售 支持高密度电源转换设计

基于MSP430F149单片机和步进电机实现三自由度模拟实验台的设计

三自由度飞机飞行姿态模拟实验台是集机械技术、控制技术和传感器检测技术、计算机技术于一体的综合性测试设....
发表于 04-12 17:17 189次 阅读
基于MSP430F149单片机和步进电机实现三自由度模拟实验台的设计

ADC设计降低功耗,让电池“走”的更长远

随着着医疗、消费电子和工业市场上的便携式手持仪器仪表日趋向尺寸更小、重量更轻、电池(或每次充电)续航....
发表于 04-10 17:09 188次 阅读
ADC设计降低功耗,让电池“走”的更长远

基于MC9S12xS128单片机和传感器技术实现智能车系统的设计

智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合控制系统。“飞思卡尔”杯全国大学生....
发表于 04-06 11:04 456次 阅读
基于MC9S12xS128单片机和传感器技术实现智能车系统的设计

基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

MSP430系列单片机是德州仪器(TI)公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗RISC混合信....
的头像 牵手一起梦 发表于 04-03 16:13 1099次 阅读
基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

数字模拟射频系统中LDO电源管理模块的应用

随着便携式,单兵背负式设备在过去几十年的迅勐发展,如何能够在有限的板级空间内最大的集成各种电源输出并....
发表于 03-31 11:45 293次 阅读
数字模拟射频系统中LDO电源管理模块的应用

EA3036电源管理芯片的数据手册免费下载

EA3036是一款3CH电源管理IC,用于由一个锂离子电池或一个DC 5V适配器供电的应用。它集成了....
发表于 03-26 08:00 241次 阅读
EA3036电源管理芯片的数据手册免费下载

三星针对TWS设备推出多合一电源管理IC,单片上集成多达10个独立组件

现在WTS无线耳机是耳机产品市场中发展相当迅速的一个系列,而由于WTS无线耳机具备其他传统蓝牙无线耳....
的头像 牵手一起梦 发表于 03-25 17:24 1268次 阅读
三星针对TWS设备推出多合一电源管理IC,单片上集成多达10个独立组件

赛微微电子推出中高端TWS耳机电源管理解决方案

赛微微电子CW6305 – 支持电源路径管理的线性充电芯片赛微微电子CW6305是一款适用于穿戴设备....
的头像 独爱72H 发表于 03-25 16:10 1201次 阅读
赛微微电子推出中高端TWS耳机电源管理解决方案

三星两款新电源管理芯片将用于真无线耳机

三星推出了两款新的电源管理芯片组,分别是MUA01和MUB01,该新品用于真无线耳机。三星表示,它们....
的头像 汽车玩家 发表于 03-25 09:15 1258次 阅读
三星两款新电源管理芯片将用于真无线耳机

浅谈TI TPS546D24A四相160A同步降压转换器参考设计PMP21814

TI公司的TPS546D24A是高度集成非隔离DC/DC转换器,具有高频工作,输出电流40A,封装为....
发表于 03-25 08:55 254次 阅读
浅谈TI TPS546D24A四相160A同步降压转换器参考设计PMP21814

贸泽推出Qorvo的PAC5527 48V电源应用控制器

贸泽备货的Qorvo PAC5527是一个片上系统 (SoC) 控制器,可实现高效率、高性能和较长的....
发表于 03-24 07:49 280次 阅读
贸泽推出Qorvo的PAC5527 48V电源应用控制器

常见的电源管理IC芯片有哪些

主要电源管理芯片有的是双列直插芯片,而有的是表面贴装式封装,其中HIP630x系列芯片是比较经典的电....
的头像 lhl545545 发表于 03-20 14:41 2203次 阅读
常见的电源管理IC芯片有哪些

Qorvo推出两款电源管理IC产品,可提升云计算系统的电源管理状态

中国 北京,2020年3月19日——移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中RF解决方案的领先供应商....
的头像 牵手一起梦 发表于 03-19 15:36 874次 阅读
Qorvo推出两款电源管理IC产品,可提升云计算系统的电源管理状态

Dialog推出最新的IO-Link IC产品CCE4503

CCE4503是高度可靠且易于使用的设备端兼容IO-Link的收发器,结合了IO-Link标准通信和....
的头像 倩倩 发表于 03-18 15:20 958次 阅读
Dialog推出最新的IO-Link IC产品CCE4503

TI推出新型40-A SWIFTTM DC/DC降压转换器,可在高开关频率下提高效率

德州仪器(TI)推出业界首款可堆叠多至四个集成电路(IC)的新型40-A SWIFTTM DC/DC....
的头像 牵手一起梦 发表于 03-11 16:56 1202次 阅读
TI推出新型40-A SWIFTTM DC/DC降压转换器,可在高开关频率下提高效率

微型热管理和电源管理怎么解决散热设计的难题?

微型散热管理、热管理和电源管理产品能解决半导体行业、光电子行业、消费性行业、汽车行业、工业、医疗行业及国防/航空航天领域中...
发表于 03-10 08:06 158次 阅读
微型热管理和电源管理怎么解决散热设计的难题?

嵌入式手持终端电源管理系统有什么功能?

电源管理(Power Management,PM)是电子系统中必不可少的技术。由于采用了先进的电源管理技术,移动电话、PDA等产品得到了...
发表于 03-10 07:44 217次 阅读
嵌入式手持终端电源管理系统有什么功能?

blingbling111为工业网关量身打造TI AM335x开发板分享

工业物联网是物联网在工业领域的应用,是工业自动化与信息化深度融合的产物,相比一般的物联网,工业物联网....
的头像 米尔MYIR 发表于 03-08 15:00 962次 阅读
blingbling111为工业网关量身打造TI AM335x开发板分享

基于S3C2440处理器和Windows CE实现电能计量带电核查仪系统的设计

电能计量带电核查仪系统是根据对高供高计设备现场检测的需求设计的,主要由电能计量带电核查仪和电脑后台支....
发表于 03-06 09:32 222次 阅读
基于S3C2440处理器和Windows CE实现电能计量带电核查仪系统的设计

TI TDA4VM的汽车电子程序应用案例

TI公司的TDA4VM处理器系列是基于Jacinto 7架构,目标用在驾驶辅助系统(ADAS)和无人....
发表于 03-03 15:47 1797次 阅读
 TI TDA4VM的汽车电子程序应用案例

ROHM适用于恩智浦“i.MX 8M Nano系列”处理器的电源管理IC“BD71850MWV”

~助力网络音频和工业用接口等IoT设备的更长时间驱动和小型化~ 全球知名半导体制造商ROHM(总部位....
发表于 02-20 17:56 1005次 阅读
ROHM适用于恩智浦“i.MX 8M Nano系列”处理器的电源管理IC“BD71850MWV”

如何对电源进行时序控制和管理?

片上系统(SoC) IC的广泛使用,对电源进行时序控制和管理变得越来越重要,今天我们来谈一下这个问题?欢迎大家留言一起交流 ...
发表于 11-12 10:07 3397次 阅读
如何对电源进行时序控制和管理?

嵌入式DSP应用的电源怎么优化?

无线系统及有线系统设计师均必须重视电源效率问题,尽管双方的出发点不尽相同:对于移动设备而言,更长的电池使用寿命、更长的通...
发表于 11-07 06:01 411次 阅读
嵌入式DSP应用的电源怎么优化?

如何设计嵌入式系统中电源管理电路?

针对大部分嵌入式系统的电池电源管理问题,设计了一种为嵌入式系统——尤其是应用在手持式和便携式设备的嵌入式系统进行电源管理...
发表于 10-29 06:00 378次 阅读
如何设计嵌入式系统中电源管理电路?

如何在嵌入式处理器中应用能量采集技术?

能量采集的发展有两个焦点:一方面,要着眼能量转换本身(该技术尚未成熟,但不久以后会涌现大量应用);另一方面,业界正在研究...
发表于 10-23 08:10 347次 阅读
如何在嵌入式处理器中应用能量采集技术?