3G手機(jī)中的電源管理趨勢(shì)(04-100)

　　給電池充電

　　事實(shí)上所有3G手機(jī)都在將鋰離子電池作為其主要電源，但由于散熱及空間有限，故必須仔細(xì)考慮應(yīng)選用何種類型的電池充電器，以及需要有哪些特性才能對(duì)電池進(jìn)行安全及精確的充電。

　　消除 “熱點(diǎn)”但仍能快速充電及保持非常小的設(shè)計(jì)。線性鋰離子電池充電器的一個(gè)明顯趨勢(shì)是繼續(xù)減少封裝尺寸，但不太明顯的趨勢(shì)是在充電周期(尤其在高電流)用來冷卻IC所需的空間或通風(fēng)。充電器功耗可提高IC的結(jié)溫，而這種溫度的升高再加上環(huán)境溫度可達(dá)到足夠高的水平，使IC過熱并降低電路可靠性。此外，如果過熱，很多充電器會(huì)停止充電周期，且只有當(dāng)結(jié)溫下降后才恢復(fù)工作。如果高溫條件繼續(xù)存在，則這種 “停止和開始”的循環(huán)往復(fù)也將繼續(xù)發(fā)生，從而延長充電時(shí)間。為減少這些風(fēng)險(xiǎn)，用戶只能選擇通過減少充電電流來延長充電時(shí)間或增加多些板面積來散熱，從而由于增加PCB散熱面積及熱保護(hù)材料而增加整個(gè)系統(tǒng)成本。

　　對(duì)此問題有兩種解決方案。首先，需要一種智能型線性鋰離子電池充電器，這種充電器不必為擔(dān)心散熱而犧牲PCB面積、并采用一種可監(jiān)視其自身結(jié)溫以防止過熱的小型熱增強(qiáng)型封裝。如果達(dá)到預(yù)置溫度門限，充電器能自動(dòng)減少充電電流來限制功耗，從而使芯片溫度保持在一個(gè)安全水平。第二種解決方案是采用一種即使充電電流很高也幾乎不發(fā)熱的充電器，這要求使用脈沖充電器，它是一種完全不同于線性充電器的技術(shù)。脈沖充電器依靠經(jīng)過良好穩(wěn)壓及電流受限的墻接式適配器來充電。

　　解決方案一 ：采用LTC4059A 2mm x 2mm線性電池充電器

　　LTC4059A是一款無需使用三個(gè)分立功率組件的單節(jié)鋰離子電池線性充電器，可快速充電而不用擔(dān)心系統(tǒng)過熱;監(jiān)視電路則負(fù)責(zé)報(bào)告充電電流值，并指示充電器何時(shí)與輸入電源連接。它采用在可能情況下最小的封裝但并沒有犧牲散熱性能。整個(gè)方案僅需兩個(gè)分立組件(輸入電容器及一個(gè)充電電流編程電阻)，而占位面積僅為2.5mm x 2.7mm。

　　LTC4059A的2mm x 2mm DFN封裝只有SOT-23封裝一半的占位面積，并能提供大約60℃/W更低的熱阻，以提高散熱效率。通過適當(dāng)?shù)腜CB布局及散熱設(shè)計(jì)，LTC4059A可從5V輸入上以高達(dá)900mA的電流對(duì)單節(jié)鋰離子電池安全充電。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還不需考慮最壞情況下的功率耗散，因?yàn)長TC4059A采用了專利的熱管理技術(shù)，可在如環(huán)境溫度過高的高功率條件下自動(dòng)減少充電電流。

　　解決方案二 ：帶過電流保護(hù)功能的LTC4052脈沖充電器

　　LTC4052是一款用于單節(jié)4.2V鋰離子/鋰聚合物電池充電的單片、全集成脈沖充電器。LTC4052的功耗大約為280mW，并能從5.25V輸入上以0.8A電流快速充電，而線性充電器解決方案的功耗則高達(dá)1.8W。不像以電感器來獲得高效率及低散熱的開關(guān)充電器，LTC4052采用無電感器型設(shè)計(jì)。利用LTC4052設(shè)計(jì)的700mA至2A鋰離子/鋰聚合物電池充電電路僅占70mm2的面積 ，且高度低于1.7mm。通過將功耗減至最低水平，LTC4052可放寬對(duì)終端設(shè)備的熱設(shè)計(jì)要求，因此可采用更小的封裝、更低的散熱氣流及更小的PCB面積，且能消除熱點(diǎn)以及對(duì)散熱片及風(fēng)扇的需要。

　　LTC4052要求用一個(gè)電流受限的墻LTC4052要求用一個(gè)電流受限的墻接式適配器來控制充電電流值。它還配備有過流保護(hù)以便在偶然使用較高電流或故障墻接式適配器時(shí)能提供保護(hù)。LTC4052為一款全集成脈沖充電器，無需使用外部MOSFET或隔離二極管 (如圖5所示)。這是一款帶集成C/10檢測(cè)、充電狀態(tài)指示、充電結(jié)束定時(shí)器、墻接式適配器檢測(cè)及過流保護(hù)的獨(dú)立充電器IC。LTC4052可在4.5V至12V輸入源上工作，并具有1% 飄移電壓精度。

　　結(jié)語

　　隨著在3G手機(jī)中的特性不斷增加，凌特繼續(xù)推出各種創(chuàng)新的IC，使這些手機(jī)不僅能保持其當(dāng)前的外形尺寸，而且還不用犧牲性能、可靠性及電池使用壽命?！?/p>