新一代便携电源管理方案

便携式电子产品(如手机、PDA、MP3播放机、数码相机、视频录放机等)发展迅速、日新月异，成为电子市场的主流产品。便携式电子产品的主要特点是小巧、电池供电。

 

图1 便携式娱乐系统框图

 

 

图2 多电源系统

 

图1示出便携式娱乐系统及电源管理系统的框图。其中电源管理系统为便携式娱乐系统的处理单元、存储器、外设接口、音频编译码器、音频功率放大器、键盘、触摸屏、彩色显示、白色LED和背光提供多电压/电流电源。

便携式电子产品的电源管理主要包括功率转换(稳压、控制、接口)和电池管理(充电控制、容量监视、电池功率转换)。

电源管理分为电源管理子系统和电池管理子系统。电源管理子系统包括降压变换器、升/降压变换器、升压变换器、充电泵、低压降稳压器、电源控制器等；电池管理子系统包括对不同化学成分(锂离子、镍氢、镍铬及碱性)电池的电池充电器、锂离子保护器、电池监控器等。具体包括：

高性能便携式电子产品设计人员为了实现产品创新，以满足快速增长的市场需求，必须采用优异的电源管理方案、选择高级的电源管理产品，解决复杂的电源管理和集成问题，使系统达到优异的性价比。为此，TI公司便携式电源管理产品总监Dave Heacock向人们介绍了新一代便携式电子产品的电源管理技术和方案。

 

电源设计技术和工艺

电源设计需要考虑低成本，上市快，小尺寸，重量轻，高集成度，低噪声，低功耗与长电池寿命，对不同化学成分电池的处理能力，适应DC/DC功率转换的发展趋势和更加智能化的电池管理要求。

TI创新技术和工艺包括：采用具有高电压能力的漏极扩展CMOS，模向DMOS，使外部组件数减少，与同等RDSON相比，LDMOS技术可将晶体管大小缩小2/3；以低成本方式将所需0.35m或更小外形尺寸与逻辑和电源相结合，使密集数字逻辑具有高功率处理能力；采用嵌入式可编程非易失性存储器，使进行微调的E2能够改进性能的灵活性、合格率和成本，闪存可改进算法、性能和灵活性；采用多金属/多层、镀铜工艺，使晶片尺寸更小、阻抗更低(可提高50倍)，并实现电容器集成。

由于采用先进的WSP、QFN/SON、TSOT封装，使板级空间更小、散热性能更好、噪声更低，构成性能更佳、外形更小巧、更精致的系统。

另外，TI开发的高级电池管理/电源管理算法，使电池充电时间更短、电池使用寿命更长、容量管理更佳、功能更强。

 

电源管理解决方案实例

用于OLED显示电源管理解决方案

全球OLED显示市场飞速发展，预计今年将达到4.7亿美元，到2006年将超过10亿美元，以年增长率58%发展。高价值OLED显示使OEM厂商能够生产出更轻薄、更低功耗的数码相机及其他便携式电子产品。为此，TI推出便携显示设计用首款OLED电源变换IC-TPS65130。TPS65130为双通道DC/DC变换器，具有-12V~15V可调节电压输出范围、89%电源效率、800mA开关电流限制，其省电模拟能够以低负载提供高效率，并能够从单节锂离子电池、多节镍氢、镍铬以及碱性电池直接提供电源。

负电压LDO超低噪声稳压器

TPS723 LDO线性稳压器系列具有负电压200mA输出，其输出噪声只有60mV(RMS)，并能够以1KHz频率提供65dB的PSRR(电源抑制比)，具有-10V~1.2V可调输出电压和开关模式下不足2mA的静态电流。TPS723xx LDO采用稳定可靠的低成本、小型陶瓷电容器，具有启动及降噪功能；采用高精度电压基准，使初始精度可达1%，而过载、线路及温度变化范围仅为2%。该款高精度、低功耗LDO支持电池供电的噪声敏感型应用，如CCD数码相机、PDA显示屏以及具有光驱动、光网络与视频放大器噪声敏感型电路应用。

单芯片电池管理IC

TPS65010把关键电源管理器件集成到用于单电池锂离子系统的单芯片内。它利用新型3307A12制造工艺，集成了主要的控制构建模块，外部元件(如开关和充电FET等)以及电池管理智能，更有效地管理高性能低功耗处理器等产品的电源。它与类似功能的分立解决方案相比，所用电路板空间减少三倍。这款智能电源IC可以满足单节锂离子或包含多个电源轨的锂聚合物电池供电应用，以及诸如PDA、智能电话、数码相机等应用的所有关键电源管理要求。

多电源解决方案

图2示出多个电源轨解决方案。此方案可提供大于20VDC、大于2VDC、小于2VDC以及大于250VAC等多个电源。

此电源系统包括电池部件、电源多路转换开关、充电器、充电泵、升压变换器、降压变换器、LDO等单元。它能为mP/DSP芯核提供小于2V的电压，为mP/DSP I/O、存储器提供大于2V的电压，为白色LED背光、LCD偏置/对比度提供大于20V的电压，为LED背光、通用系统提供电压，为CCFL(冷阴极荧光管)、背光提供大于250VAC等。

此多电源系统用的电源IC包括：升压DC/DC变换器TPS64200、TPS65100、TPS6102x，LDO TPS723x，充电器bqTINYTM、bqTINY11,电量监测计bqJuniorTM、bq2084/bq29313,电源开关转换器TPS211X等。