四面圍攻：打通鋰電池供電設(shè)計的各個環(huán)節(jié)

　　最近幾年，使用電池供電的小型設(shè)備發(fā)展迅速，例如：平板電腦、掌上游戲機、視頻播放器、數(shù)字相框等。一般而言，這些設(shè)備都使用可再充鋰離子 (Li-Ion) 電池作為電源。本文將從四個方面，討論的使用鋰電池供電中的電壓轉(zhuǎn)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(shè)計的方方面面......

　　第一方面：摸清鋰電池的供電轉(zhuǎn)換電路的來龍去脈

　　鋰電池電壓源經(jīng)常與負(fù)載不兼容，需要在電源和負(fù)載之間放置一個緩存器，以調(diào)節(jié)或控制電壓和電流。這種電源穩(wěn)壓器一般有線性穩(wěn)壓器和開關(guān)電源穩(wěn)壓器

　　1：有人愛用低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)
　　便攜電子設(shè)備不管是由交流市電經(jīng)過整流(或交流適配器)后供電，還是由電池組供電，工作過程中，電源電壓都將在很大范圍內(nèi)變化。比如單體鋰離子電池充足電時的電壓為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(fù)載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變，幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設(shè)備還要求電源非常干凈(無紋波、無噪聲)，以免影響電子設(shè)備正常工作。為了滿足精密電子設(shè)備的要求，應(yīng)在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器，以保證電源電壓恒定和實現(xiàn)有源噪聲濾波

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

圖1

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

　　低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的突出優(yōu)點是具有最低的成本，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通常只有一兩個旁路電容。

圖2

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

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

　　2.現(xiàn)在流行用開關(guān)穩(wěn)壓器
　　有人叫它調(diào)節(jié)器、穩(wěn)壓源。從自動控制理論中我們知道，當(dāng)電壓 上升的時候通過負(fù)反饋把它降低，下降的時候就把它升上去，這樣形成了一個控制環(huán)路。如圖3中方框是 下降的時候就把它升上去，這樣形成了一個控制環(huán)路。如圖中方框是 PWM (脈寬控制方式 )，當(dāng)然還有其他如： PFM(頻率控制方式 )、移相控制方式等。

圖3

　　這種開關(guān)型芯片根據(jù)不同的應(yīng)用電路，分為降壓型，升壓型，升降壓型

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