GPS的设计-电源部分.ppt

2006年9月15日 作者：刘仲谋 音频部分 作者：刘仲谋 GPS设计－电源部分 万利达: 刘仲谋 2006-10-14 内容结构 LDO工作原理 1 LDO工作原理 2 LDO的相位裕度 LDO的输入输出电容 LDO的效率及布板原则 LDO选用原则 DC-DC基本知识 电荷泵原理 电荷泵倍压产生原理 电荷泵选用原则 电感式DC-DC PWM波产生原理 BUCK工作原理 同步整流技术 整流二极管的选择 电感器的选择 电容器选择 BOOST工作原理 BOOST工作原理 BUCK-BOOST LDO实用电路-RT9179 BUCK实用电路－LM3671 BOOST实用电路-MP1518 BOOST实用电路－LCD正负压 LDO与DC-DC比较 锂（离子）电池基本知识 锂电池电化学原理 锂电池的负技晶效应 锂电池的使用和保护 锂电池充电的几个原则 充电方法－线性恒流恒压法 充电方法－PWM恒流恒压法 充电方法－限流恒压法 充电方法的选择 充电终止电压对电池寿命的影响 充电终止电流对电池容量的影响 充电终止算法及检测 LM3568应用 LM3568应用 两个问题 由前所述，锂离子电池的电压过高或者过低都会造成严重问题 根据实际使用情况，划分了锂离子电池电压的几个区域.不同的电芯制造商虽有区别但区别不大。 高压危险区---------------保护线路过充保护电压(4.275~4.35V) 高压警戒区---------------锂离子电池充电限制电压4.20V  正常使用区---------------锂离子电池放电终止电压(2.75~3.00V) 低压警戒区---------------保护线路过放保护电压(2.3~2.5V) 低压危险区===================== 1. 电流必须： 瞬时值5C 平均值1.2C 2. 充电电压都不能超过4.275，考虑到制造误差和温度漂移，一般充电电压设定不超过4.2V 3. 充电终止后不能接受涓流充电 4. 电压到达4.2V后充电必须在几个小时内完成，不能任意延长。这也是为什么TI, Intersil等充电芯片制造商要在芯片内内置安全定时器，确保在一定时间后切断充电 ?? 违背上述原则都将产生“枝晶效应”，长期反复地违背这些规则，将会对电池的寿命产生极大的影响，甚至有安全问题 上图就是一个典型的充电示意图，实线代表电流变化，虚线代表电压变化 1. 简单，很少的元件数 2. 小功率时的成本很低 低噪声 充电的效率通常较低，多电芯、高Adapter电压时的散热存在问题。 如果待充电的电池电压在3.0~4.1V之间， Adapter的输出电压为5V，那么线性充电的效率就在60%~82%之间 充电电流1A为例，充电器上的热耗散在2W~0.8W之间。而对于便携设备来讲，2W是一个非常可观的数字，结构设计师往往无法处理。 1. 比线性方式更复杂,多了2个器件L, D4 2. 效率更高，在大功率的时候成本反而有吸引力—-不需要特别的考虑散热措施 通常，一个设计良好的PWM充电电路在快速充电的效率在80%~95%之间，热量耗散只有线性充电的30%~60% 在下图中D4起续流作用，把它改成MOSFET就变成了同步整流的PWM变换，单节电芯效率可以提高大约4~8%，双节电芯2~4%，但对3~4节的锂电池来讲变化不大。 优点：1、和线性一样简单、安全、低成本 2、具有和PWM一样的低发热优点 缺点：需要一个输出电压随输出电流增大而下降的Adapter 在小电流或低压差时首选线性恒流恒压法 1. 简单 2. 低成本 3. 应用手机、MP3 在大电流或高压差时首选PWM恒流恒压法 1. 高效率 2. 快速充电 3. 应用如笔记本电脑、便携式DVD等 在电流较大，受到成本、空间或发热的限制，可以考虑选用限流恒压法 1. 兼有线性法和PWM法的优点：简单、低成本、低散热 2. 要求Adapter输出电压随电流的增加而下降，实质上是电源内阻效应的正面应用。 充电终止电压越高，电池的寿命越短，4.2V是这种函数关系的拐点 在4.2V附近，即使1%的电压误差将会导致寿命变化1/3，因此常规1%的终止电压精度其实是不够的，0.5％的电压误差会较好。 1%的终止电压变化，将使容量改变8%，过充电会使得容量看起来更大，欠充电会使容量得不到充分的利用，由此可见，终止电压精度对于充电器是至关重要的参数。如果充电器电压精度均保证为0.5%，可以使电池的容量得到大约4%的改善 基于锂离子电池的结构特性，绝对的100%充电完成将耗费很长的时间，实际上是