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更快、更高效的电池充电动态电源管理方案

2013-12-21 11:07
安娜PARKER
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  延迟电池使用时间

  当然,电池容量越高,电池使用时间也就越长。对于一个单电池供电的系统而言,通常要求3.3V的输出电压,其典型最小系统电压为3.4V左右。如果MOSFET Q4的“导通”电阻为50 m?,并且电池放电电流为3A,则电池截止电压为3.55V。这就意味着,超过15%的电池容量并未得到利用。为了最大化电池使用时间,MOSFET Q4的“导通”电阻必须尽可能地小。例如,“导通”电阻为10 m?,并且峰值电池放电电流同样为3A,则电池截止电压为3.43V。相比50 m?的“导通”电阻,它所提供的电池电量多10%。

  图4显示了一个使用集成MOSFET的高效、单电池I2C充电器举例。这种充电器同时支持USB和AC适配器输入,适用于平板电脑和便携式媒体设备。集成了所有4个功率MOSFET,同时MOSFET Q1和Q4用于检测输入电流和电池充电电流,从而进一步最小化系统的解决方案尺寸。这种充电器还可区分USB端口和适配器,以快速设置正确的输入电流限制。另外,充电器可以单独工作(即使在系统关闭的情况下),拥有内部默认充电电流、充电电压、安全计时器和输入电流限制。这种充电器还具有USB On-the-Go(OTG)功能,其工作在增压模式下,通过电池在USB输入端提供5V、1.3A输出。

更快、更高效的电池充电动态电源管理方案

图4 使用DPM的高效、4A I2C开关式充电器

  散热性能

  对于那些具有超薄外形的便携式设备而言,散热性能至关重要,因为用户可以很容易地感觉到来自印刷电路板的发热情况。这种热是由一些高功耗组件所产生,例如:电池充电器等。要想解决这个问题,使用高效的充电器和良好的电路板布局非常重要。为了进一步提高散热性能,bq2419x系列产品内部使用了一个热调节环路。它通过在器件达到预设结点温度时降低充电电流,来控制最大结点温度。图5显示了bq24190设计的测得电池充电效率。使用5V USB输入时,它的效率可高达94%。9V输入和4A充电电流时,温升仅32°C。

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图5 不同充电电流下的测得电池充电效率

  结论

  本文表明,基于输入电流或者输入电压的DPM可用于为便携式设备供电,从而在对电池充电的同时实现系统瞬时开启。另外,它还表明,增加电池补充供电模式对于电源系统性能优化至关重要。我们还讨论了其它一些设计考虑,例如:如何使用低电量电池实现瞬时系统开启、电池使用时间、充电通路电阻以及散热性能等。

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