四面圍攻：打通鋰電池供電設計的各個(gè)環(huán)節

　　最近幾年，使用電池供電的小型設備發(fā)展迅速，例如：平板電腦、掌上游戲機、視頻播放器、數字相框等。一般而言，這些設備都使用可再充鋰離子 (Li-Ion) 電池作為電源。本文將從四個(gè)方面，討論的使用鋰電池供電中的電壓轉換電路、鋰電池保護電路，電池電量管理電路及鋰電池充電電路的一些電路設計的方方面面......

　　第一方面：摸清鋰電池的供電轉換電路的來(lái)龍去脈

　　鋰電池電壓源經(jīng)常與負載不兼容，需要在電源和負載之間放置一個(gè)緩存器，以調節或控制電壓和電流。這種電源穩壓器一般有線(xiàn)性穩壓器和開(kāi)關(guān)電源穩壓器

　　1：有人愛(ài)用低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)
　　便攜電子設備不管是由交流市電經(jīng)過(guò)整流(或交流適配器)后供電，還是由電池組供電，工作過(guò)程中，電源電壓都將在很大范圍內變化。比如單體鋰離子電池充足電時(shí)的電壓為4.2V，放完電后的電壓為2.3V，變化范圍很大。各種整流器的輸出電壓不僅受市電壓變化的影響，還受負載變化的影響。為了保證供電電壓穩定不變，幾乎所有的電子設備都采用穩壓器供電。小型精密電子設備還要求電源非常干凈(無(wú)紋波、無(wú)噪聲)，以免影響電子設備正常工作。為了滿(mǎn)足精密電子設備的要求，應在電源的輸入端加入線(xiàn)性穩壓器，以保證電源電壓恒定和實(shí)現有源噪聲濾波

　　線(xiàn)性穩壓器內部基本上具備三個(gè)主要的部件：一個(gè)運算放大器、一個(gè)參考電壓源和一個(gè)功率晶體管，如圖1。線(xiàn)性穩壓器的主要目的是提供一個(gè)比輸入電壓量更低的恒定而精確的輸出電壓。

圖1

　　所有低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)的一個(gè)共同特性是其在負載電流需求發(fā)生變化之后需要一定的時(shí)間去“校正”輸出電壓。除基本功能外，線(xiàn)性穩壓器還經(jīng)常提供其他功能：過(guò)電流保護、過(guò)熱保護和極性反相保護等。

　　低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)的突出優(yōu)點(diǎn)是具有最低的成本，最低的噪聲和最低的靜態(tài)電流。它的外圍器件也很少，如圖2通常只有一兩個(gè)旁路電容。

圖2

　　一般地，在這種線(xiàn)性穩壓器，所有線(xiàn)性穩壓器的一個(gè)共同特性是其在負載電流需求發(fā)生變化之后需要一定的時(shí)間去“校正”輸出電壓。

　　常用線(xiàn)性穩壓芯片：AMS1117, MPC1702, ADM666，LM3480，MC78PC30 ，TPS76801Q，AS2810，NCV4949

　　2.現在流行用開(kāi)關(guān)穩壓器
　　有人叫它調節器、穩壓源。從自動(dòng)控制理論中我們知道，當電壓 上升的時(shí)候通過(guò)負反饋把它降低，下降的時(shí)候就把它升上去，這樣形成了一個(gè)控制環(huán)路。如圖3中方框是 下降的時(shí)候就把它升上去，這樣形成了一個(gè)控制環(huán)路。如圖中方框是 PWM (脈寬控制方式 )，當然還有其他如： PFM(頻率控制方式 )、移相控制方式等。

圖3

　　這種開(kāi)關(guān)型芯片根據不同的應用電路，分為降壓型，升壓型，升降壓型

　　我們以降壓轉換器為例，這種芯片是基于電感的開(kāi)關(guān)電源轉換器，用來(lái)逐步降低輸入電源電壓為量級較低的輸出電壓。降壓轉換器用過(guò)很多名字：降壓轉換器，DCDC轉換器和斬波器等。不管叫什么名字，所有出售的轉換器中有80%至90%都是基于電感的衍生的降壓開(kāi)關(guān)轉換器。