利用自主電源管理器簡(jiǎn)化鋰離子電池充電過(guò)程

消費者對電池供電手持設備的小型化、低成本化以及通過(guò)接受多種輸入電源來(lái)實(shí)現易用性的需求對系統設計工程師帶來(lái)了諸多的挑戰。利用PowerPath電池管理器系列可以有效解決這些挑戰，它具有獨立的自主操作特性，能夠對多種電源(如汽車(chē)適配器、FireWire輸入、交流電適配器、USB端口和電池本身)之間的無(wú)縫切換實(shí)施高效管理。
　對于如今的電池供電手持設備的系統設計工程師來(lái)說(shuō)，他們所面臨的一些主要挑戰包括最大限度地降低功耗、最大限度地提高效率、簡(jiǎn)化設計以及降低成本。

　　現今的許多便攜式電池供電電子產(chǎn)品可從交流電適配器、汽車(chē)適配器、USB端口或鋰離子/聚合物電池獲得電源。然而，對這些不同電源之間的電源路徑控制進(jìn)行自主管理具有極大的技術(shù)挑戰性。一直以來(lái)，設計師們都試圖采取“分立”的方式來(lái)完成該功能，即采用大量MOSFET、運算放大器和其他的分立元件，但其間遇到了有可能引發(fā)重大系統問(wèn)題的熱插拔和大涌入電流等難題。近來(lái)，即使是分立IC解決方案也需要采用多顆芯片來(lái)實(shí)現一個(gè)實(shí)用的解決方案，而集成化的電源管理器IC則能夠輕易地解決這些問(wèn)題。此外，IC的自主獨立操作還免除了增設一個(gè)用于實(shí)現充電終止功能的外部微處理器的需要，從而進(jìn)一步地簡(jiǎn)化了設計。

　　當采用諸如FireWire、未穩壓的高電壓(>5.5V)交流電適配器和汽車(chē)適配器時(shí)，適配器的電壓源和手持設備中的電池之間的電壓差非常大。因此，線(xiàn)性充電器也許不能夠解決高功耗的問(wèn)題，而采用開(kāi)關(guān)模式拓撲結構的IC卻能夠改善效率，并減輕熱管理問(wèn)題。值得注意的是，當采用USB、鋰離子/聚合物電池或輸入低于5.5V的適配器來(lái)供電時(shí)，線(xiàn)性充電器/電源管理器是更加合適的選擇。

　　PowerPath控制

　　具有PowerPath控制功能的器件可從USB VBUS或交流電適配器電源來(lái)為其自身供電，并對其單節鋰離子電池進(jìn)行充電。為了確保一個(gè)滿(mǎn)充電電池在連接總線(xiàn)時(shí)處于未被使用過(guò)的狀態(tài)，該IC通過(guò)USB 總線(xiàn)來(lái)直接向負載供電，而不是從電池獲取功率。一旦電源拿掉，則電流將通過(guò)一個(gè)內部低損耗理想二極管從電池流至負載，從而最大限度地減少了壓降和功耗。

　　PowerPath控制的特點(diǎn)：

　　1. 從USB電源、交流電適配器或電池獲得電能；

　　2. 向一個(gè)與OUT引腳相連的應用電路以及一個(gè)與BAT引腳相連的電池輸送功率(假設接入了一個(gè)外部電源，而不是電池)；

　　3. 將對電池充電電流進(jìn)行調節，以確保充電電流與負載電流之和不超過(guò)已設置的USB輸入電流限值；

　　4. 交流電適配器電流可通過(guò)一個(gè)外部器件(例如功率肖特基二極管或FET)連接至輸出(負載側)；

　　5. 具備一項獨特功能，即可采用由交流電適配器提供電源的輸出在向負載供電的同時(shí)對電池進(jìn)行充電；

　　6. OUT引腳上的負載可優(yōu)先獲得USB輸入電流。

　　理想二極管

　　當輸出/負載電流超過(guò)了輸入電流限值或輸入電源被拿掉時(shí)，一個(gè)低損耗理想二極管將從電池來(lái)提供電源。通過(guò)理想二極管(而不是把負載直接連接至電池)來(lái)給負載供電可使一個(gè)滿(mǎn)充電電池在外部電源拿掉之前保持滿(mǎn)充電狀態(tài)。一旦外部電源被移除，則輸出電壓下降，直到理想二極管被施加正向偏壓為止。加有正向偏壓的理想二極管隨后將從電池向負載提供輸出功率。理想二極管的正向壓降遠遠低于傳統二極管，而且其反向漏電流也更小。小幅的正向壓降減少了功耗和自發(fā)熱，從而延長(cháng)了電池的使用壽命。