四面圍攻：打通鋰電池供電設(shè)計(jì)的各個(gè)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(jī)、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(gè)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(hù)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(jì)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(gè)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(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(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(shí)現(xiàn)有源噪聲濾波

　　線性穩(wěn)壓器內(nèi)部基本上具備三個(gè)主要的部件：一個(gè)運(yùn)算放大器、一個(gè)參考電壓源和一個(gè)功率晶體管，如圖1。線性穩(wěn)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

　　所有低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的一個(gè)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(shí)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(hù)、過熱保護(hù)和極性反相保護(hù)等。

　　低壓差線性穩(wěn)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，在這種線性穩(wěn)壓器，所有線性穩(wěn)壓器的一個(gè)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(shí)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(dòng)控制理論中我們知道，當(dāng)電壓 上升的時(shí)候通過負(fù)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(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。