電源管理子系統(tǒng)IC及其應(yīng)用

當(dāng)今，大多數(shù)消費(fèi)類和移動(dòng)應(yīng)用的電池都是基于鋰離子技術(shù)，如鋰離子、鋰離子聚合物電池等。這類電池都具有優(yōu)異的容量性能，并具有3.3V~4.2V電壓范圍，這允許用3V額定電源的IC在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有效的電源管理。

　　隨著IC電壓需要繼續(xù)降低以使工作時(shí)間延長(zhǎng)，現(xiàn)在很多系統(tǒng)也需要多電源和更復(fù)雜的電源管理功能。為了滿足這些要求，設(shè)計(jì)人員也習(xí)慣從多家供應(yīng)商選用各種現(xiàn)成的低集成電源管理元件，以便迅速地開發(fā)產(chǎn)品。往往復(fù)雜電路的電源子系統(tǒng)僅包含一個(gè)或兩個(gè)電源和一些分立元件(如低壓穩(wěn)壓器LDO和降壓變換器)。

　　某些系統(tǒng)設(shè)計(jì)(特別是便攜電子設(shè)備)復(fù)雜性的增加，意味著需要更多控制，而設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮如何使效率最佳化，靠關(guān)閉不用的功能并在多電源運(yùn)行時(shí)保證穩(wěn)定和正確的工作。

　　這樣采用多個(gè)分立元件已經(jīng)不夠。伴隨著設(shè)計(jì)復(fù)性的增加，需要采取系統(tǒng)級(jí)方法來設(shè)計(jì)電源管理子系統(tǒng)，在電壓產(chǎn)生和穩(wěn)壓的基本功能中，增加復(fù)雜性。靠增加另外的器件到已有的元件集合中，可以滿足這樣要求，而且不增大成本和PCB面積。

　　除考慮較高的集成度外，還必須考慮支持系統(tǒng)所需的整個(gè)性能。從電源管理的觀點(diǎn)，要求更多考慮到電源管理子系統(tǒng)所規(guī)定的功能，集成所有功能，而不影響技術(shù)性能。例如，典型的手持應(yīng)用具有鋰離子電源，控制主要功能的處理器、存儲(chǔ)器、外部外設(shè)(如顯示)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展(如SD或MMC卡)和一些模塊功能(如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或傳感器接口)。這樣的系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)功能的不同，需要一些不同的電源。處理器通常需要兩個(gè)電源――一個(gè)用于芯核的低電壓(以便節(jié)省功耗)和用于接口其他器件的較高電壓。模擬功能需要較高的電壓來保證工作范圍，或提供有力的輸出驅(qū)動(dòng)能力，而隨著顯示大小和復(fù)雜性的增加，顯示驅(qū)動(dòng)器需要較高的電壓。

　　集成的電源管理子系統(tǒng)應(yīng)該考慮的其他問題包括：

　　?接通系統(tǒng)的方法：采用機(jī)械開關(guān)還是電子方法？接口如何連接到控制器(典型的例子是雙功能開關(guān)，它把電源和其他功能結(jié)合在一起)。
　　?電池電源超出范圍(欠壓或過壓)。
　　?各個(gè)電源的排序：多電壓的一個(gè)問題是需要首先激勵(lì)最高電壓的電源，以防IC閉鎖。
　　?永久激勵(lì)的電源是否需要休眠功能。
　　?不去掉電池關(guān)閉系統(tǒng)。
　　可以針對(duì)這些問題采用標(biāo)準(zhǔn)元件，如POR(通電復(fù)位)電路、電池監(jiān)控IC和PLD(可編程邏輯器件)。然而，系統(tǒng)增加元件會(huì)增加成本和增大PCB面積。

　　電源管理子系統(tǒng)IC

　　電源管理子系統(tǒng)IC(PMIC)能集成更多的功能，它處于簡(jiǎn)單功能器件(如低壓穩(wěn)壓器LDO或開關(guān)轉(zhuǎn)換器)和復(fù)雜的系統(tǒng)芯片IC(包含電源管理等很多功能)之間。

　　PMIC(圖1)的目的是為鋰離子供電的便攜應(yīng)用提供核心功能，為最大電池壽命提供有效的工作。核心功能通常是高效率降壓轉(zhuǎn)換器和若干低靜態(tài)電流LDO。