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手机的电源管理设计要点及方法
2022-03-07 00:40
本文摘要:随着手机的功能更加多,用户对手机电池的能量市场需求也更加低,现有的锂离子电池早已更加无法符合消费者对长时间用于时间的拒绝。回应,业界主要采行两种方法,一是研发不具备更高能量密度的新型电池技术,如燃料电池;二是在电池的能量切换效率和节约能源方面下功夫。 为手机获取电能的技术在最近几年虽有不少创意和发展,但是还相比之下无法符合手机功能发展的必须,因此如何提升电源管理技术并缩短电池使用寿命,早已沦为手机开发设计中的主要挑战之一。

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随着手机的功能更加多,用户对手机电池的能量市场需求也更加低,现有的锂离子电池早已更加无法符合消费者对长时间用于时间的拒绝。回应,业界主要采行两种方法,一是研发不具备更高能量密度的新型电池技术,如燃料电池;二是在电池的能量切换效率和节约能源方面下功夫。

  为手机获取电能的技术在最近几年虽有不少创意和发展,但是还相比之下无法符合手机功能发展的必须,因此如何提升电源管理技术并缩短电池使用寿命,早已沦为手机开发设计中的主要挑战之一。  同时,设计者还必需明白消费者对手机的拒绝,这主要反映在以下几个方面:第一,体积小。这拒绝提升系统的集成度,增大元器件的PCB体积,增大PCB板的面积,这可能会减少设计中解决问题电磁干扰(EMI)的可玩性。

第二,轻巧。拒绝用于高效能的电池,在受限的体积和重量下,提升电池的能量密度。目前大部分手机都用于单节锂离子或锂聚合物的电池,容量为850-1000mAH。

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第三,通话时间宽。拒绝提升工作时对电池中电能的切换效率,增加待机时的漏电电流,提升用于效率。第四,价格便宜。拒绝产品的方案集成度低,分立器件较少而且成本便宜。

第五,产品更新快。拒绝元器件非常简单易懂、便于设计用于,硬件软件平台统一,便于减少新的功能和特色。  因此,手机的电源管理要在展开手机系统方案设计时综合考虑到,均衡省电、成本、体积和研发时间等多种因素,展开最佳自由选择。总的来讲,可以从提升电能的转化成效率和提升电能的用于效率两方面著手展开手机的整体电源管理。

  一、提升电能的转化成效率  随着对电源管理拒绝的大大提升,手执设备中的电源转换从以往的线性电源渐渐南北电源式电源。但并非开关电源可以替换一切,二者有各自的优势和劣势,限于于有所不同的场合。  线性电源  LDO具备成本低、PCB小、外围器件较少和噪音小的特点。

在输入电流较小时,LDO的成本只有开关电源的几分之一。LDO的PCB从SOT23到SC70、QFN,以后WCSP晶圆级芯片PCB,非常适合在手执设备中用于。对于相同电压输入的用于场合,外围只需2到3个较小的电容才可包含整个方案。

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  超低的输入电压噪声是LDO仅次于的优势。但LDO的缺点是低效率,且不能用作升压的场合。LDO的效率各不相同输入电压与输出电压之比:=Vout/Vin。

在输出电压为3.6V(单节锂电池)的情况下,输入电压为3V时,效率为90.9%,而在输入电压为1.5V时,效率则上升为41.7%。这样较低的效率在输入电流较小时,不仅不会浪费很多电能,而且不会导致芯片痉挛影响系统稳定性。

  电源式电源  电感式开关电源是利用电感作为主要的储能元件,为阻抗获取持续大大的电流。通过有所不同的流形结构,这种电源可以已完成升压、降压和电压翻转的功能。  电感式开关电源具备十分低的切换效率。

在产品工作时主要的电能损耗还包括:内置或外置MOSFET的导通损耗,主要与频率和MOSFET的导通电阻有关;动态损耗,还包括高侧和较低外侧MOSFET同时导通时的开关损耗和驱动MOSFET电源电容的电能损耗,主要与输出电压和电源频率有关;静态损耗,主要与IC内部的漏电流有关。  在电流阻抗较小时,这些损耗都比较较小,所以电感式开关电源可以超过95%的效率。但是在阻抗较小时,这些损耗就不会比较显得大一起,影响效率。

这时一般通过两种方式减少导通损耗和动态损耗,一是PWM模式:电源频率恒定,调节频率。二是PFM模式:频率比较相同,调节电源频率。  电感式开关电源的缺点在于电源方案的整体面积较小(主要是电感和电容),输入电压的纹波较小。

在PCB布板时必需十分小心以防止电磁干扰(EMI)。  为了增大对大电感和大电容的必须以及增大纹波,提升电源频率是十分有效地的办法。


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