电源技术中的电源路径管理提升开关充电器效率电源技术中的电源路径管理提升开关充电器效率
随着智能手机、平板电脑和摄像机等便携设备的不断普及,人们对电源的要求以及对边充电边使用这些设备的
能力的要求与日俱增。更高的功率要求增加了对具有高功率密度和优异充电能力的电池的需求。目前,锂离子
(Li-ion)电池和锂聚合物(Li-po)电池最适合当前市场对功率密度、充电能力和价格的要求。但是,有别于铅
酸、镍氢等其他流行的电池技术,锂电池技术的性能也最不稳定:锂电池充放电若管理不善,将导致充电时间
长、耗散功率高、效率低和电池寿命比平均寿命低等问题。图1显示了典型锂离子电池的充电曲线。 传统充
电器相对简单,这些充电器在小功率应用中表现较好。然而,它们却不能有效地适应充电曲线的变化,比如,
用户
随着智能手机、平板电脑和摄像机等便携设备的不断普及,人们对电源的要求以及对边充电边使用这些设备的能力的要求
与日俱增。更高的功率要求增加了对具有高功率密度和优异充电能力的电池的需求。目前,锂离子(Li-ion)电池和锂聚合物
(Li-po)电池最适合当前市场对功率密度、充电能力和价格的要求。但是,有别于铅酸、镍氢等其他流行的电池技术,锂电
池技术的性能也最不稳定:锂电池充放电若管理不善,将导致充电时间长、耗散功率高、效率低和电池寿命比平均寿命低等问
题。图1显示了典型锂离子电池的充电曲线。
传统充电器相对简单,这些充电器在小功率应用中表现较好。然而,它们却不能有效地适应充电曲线的变化,比如,用户
在不同电源之间切换或者在充电期间操作设备。另外,传统充电器在大功率和大电流应用中,通常效率较低,耗散功率较大。
图1:典型锂离子电池的充电曲线。
新型线性和开关充电器,比如芯源系统(MPS)公司的MP2600系列,采用电源路径管理技术改变了充电曲线,从而能够
以更低的耗散功率更加高效地为电池/系统供电。同时,这些充电器也使系统的安全性和电池的使用寿命得到提高。
电源管理拓扑种类繁多,本文则重点介绍以下三种:电池馈电、自动选择和动态电源路径。
电池馈电拓扑电池馈电拓扑
电池馈电拓扑是一种实现过程最简单、成本最低的拓扑,这是因为其电路由充电器、电池和系统组成,如图2所示。
图2:电池馈电拓扑原理图及信号图。
这种拓扑有三个主要特性:无论供电电压如何变化,系统电压始终等于电池电压,电源系统始终优先,以便IBATT £
ICHG,并且ICHG最终限制由输入电源提供给系统电源总线的最大功率。当系统与充电器断开时该拓扑还可以实现最小的耗散
功率,设置ICHG从根本上限定了总输入电流,这样,随着系统电流(ISYS)的增加,充电电流(IBATT)将等额下降,工作
波形如图2所示。