解析Li+电池供电设备的设计.docx

　　任何便携电子系统都要求低成本、小尺寸、轻便。而为板上子系统设计电池充电及供电电路时，用电源管理IC可以方便地实现上述功能。这类的器件有很多，比如Maxim公司的MAX8671X，其可以从USB口或外部交流适配器获取电源，为锂离子或锂聚合物电池充电。除了充电功能外，该器件内部还集成了用于USB和直流输入的过压保护开关，5路独立的片上稳压器，这一组合大大减少了电路板的外部元件数量。　　因为MAX8671X可以无缝管理USB和交流适配器电源，MAX8671是一款完全安装并经过测试的印刷电路板(PCB)，可用于评估MAX8671X电源管理IC。MAX8671X集成型电源管理IC (PMIC)理想用于便携式媒体播放器和其他手持设备。除了五路稳定输出电压外，MAX8671X还集成单节锂离子(Li+)或锂聚合物(Li-聚合物)充电器和Smart Power Selector(SPS)，具有双电源(AC-DC适配器和USB)输入。 使得制造商能够省去AC/DC墙上适配器充电零配件，从而降低了系统成本。其集成了众多功能：电池充电器、适配器-USB-电池开关、系统电压调节以及各种检测功能(见图1)。5路独立的集成稳压器(3路2MHz开关降压型调节器，效率高达96%;2路低静态电流的线性稳压器)可以为多个子系统提供高效供电。　　 　　图1MAX8671X内部结构　　高度集成减少电源切换造成的混乱　　MAX8671XPMIC集成了DC/USB输入过压保护、单节Li+电池充电器以及电池和外部电源之间负载切换所需的功率开关。集成开关和调节器可以省去外部MOSFET以及杂乱的电压检测器、电流检测电阻、比较器、定时器以及其他常见的用于电源监测和切换的分立元件。　　MAX8671X的智能电源选择器(SmartPowerSelector)能够在外部输入、电池和系统负载之间无缝切换(见图2)，选择器操作如下。　　 　　图2智能电源选择器控制功率开关MOSFET(Q3)　　SYS—系统复制命令。copy命令也能将文件复制到目标盘，但目标盘不能成为启动盘。因为这3个系统文件需位于启动盘的特定位置上。 SYS可将当前驱动器上的DOS系统文件IO.SYS,MSDOS.SYS和COMMAND.COM 传送到指定的驱动器上，用于创建启动盘。　　1当两个外部电源(USB或交流适配器)与电池连接时，如果系统(SYS)负载电流小于输入电流的限制，输入电源在保证系统供电的前提下为电池充电。如果系统负载超过了输入电流限制，电池可以补充SYS负载电流(ISYS)供电不足的部分，避免出现复位。　　2如果系统只连接了电池，没有连接外部电源，系统由电池供电。　　3如果连接了外部电源，没有连接电池，系统将由外部输入电源供电。　　某些情况下，适配器或USB所能提供的电流可能不足以支持系统的峰值负载。为了解决这个问题，当系统负载峰值超出所选择的输入电流限制或在DC或USB输入端没有连接电源时，集成的低RDSONMOSFET在内部将电池连接到SYS引脚，有电池为负载供电。如果系统负载连续超出输入电流的限制，即使连接了外部电源也不会给电池充电。通常情况下，只在峰值负载瞬间才会发生重载情况，这种情况在大部分设计中不会存在太久。　　除了给电池充电，MAX8671X通过SYS输出和多个内部稳压器给系统供电。IC的充电电流同样取自SYS节点。当然，输入电流门限控制了总体SYS电流(比如，ISYS和电池充电电流之和)。　　SYS可由DC或USB输入引脚供电(如果没有连接外部电源时则由电池供电)。如果DC和USB都连接了电源，优先选择DC输入供电。设计人员可以选择USB和交流适配器作为MAX8671X的输入电源，也可以选择两者之一供电。逻辑输入PEN1和PEN2用来选择双输入、单输入的正确限流。DC输入电流门限可调至1A，DC和USB输入都支持100mA、500mA和USB挂起模式。　　合理设计稳压器以延长电池使用寿命　　MAX8671X内部的5路高效稳压器都具有低功耗特性，可有效延长电池使用寿命。除了重载情况下保持高效外，稳压器在轻负载时也可以保持较高效率，从而进一步提高电池寿命。因为子系统工作时可能有几百毫安的峰值负载，而大部分时间的负载电流远远低于这一数值。因此在这样一个系统中，针对平时较低的负载电流进行优化，而不是优化在最高负载，有助于进一步延长电池使用寿命。　　稳压器，顾名思义，就是使输出电压稳定的设备。所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定输出电压通过连接到误差放大器(Error Amplifier)反相输入端(Inverting Input)的分压电阻(Resistive Divider)采样(Sampled)，误差放大器的同相输入端(Non-inverting Input)连接到一个