解析充電IC中的功率管理策略:動態路徑管理
發布時間:2018-02-01 責任編輯:wenwei
【導讀】dongtailujingguanlikeyigenjushurudianyuandenenglihefuzaidianliudeshuipingdongtaiditiaojiechongdiandianliu,congerzaibaozhengxitongyongdianyouxiandeqingkuangxiajinkenengdesuoduanchongdianshijian。lingwai,dongtailujingguanlihaikeyibaozhengdangdianchiguodufangdiandezhuangtaixia,shurudianyuancharuhouxitongnenggoulijiqidong。
在可充電的移動設備中,充電IC是(shi)一(yi)個(ge)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)。基(ji)於(yu)電(dian)池(chi)和(he)係(xi)統(tong)負(fu)載(zai)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)的(de)不(bu)同(tong),係(xi)統(tong)負(fu)載(zai)可(ke)以(yi)由(you)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian),也(ye)可(ke)以(yi)由(you)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian),或(huo)者(zhe)由(you)兩(liang)者(zhe)同(tong)時(shi)供(gong)電(dian)。那(na)麼(me)電(dian)池(chi)IC就必須具備功率管理功能,來實現係統負載功率來源的選擇。
窄範圍直流電壓(Narrow Voltage DC, 簡稱NVDC)動態路徑管理
NVDC動態路徑管理是目前移動設備中普遍采用的功率管理策略之一。如圖1所示,係統負載直接接在係統母線VSYS上,係統負載可以由電池通過Battery FET直接供電,或者由輸入電源通過前端的DC/DC供電。

圖1
當輸入電源沒有接入時,Battery FET被完全打開,電池直接給係統負載供電。當有輸入電源時,係統母線的電壓由DC/DC調節,同時係統母線通過Battery FET給電池充電。但是係統負載具有更高的用電優先級。充電IC會根據輸入電源的能力和係統負載的需求優先給係統供電,剩餘的功率用來給電池充電。

圖2
在以上的充電過程中,當總的係統負載需求(包括電池充電需求)超過輸入電源的能力時,係統母線電壓會下跌,充電IC就會減少充電電流以保證總的負載功率不再繼續增加,從而穩定係統電壓不再下跌,維持係統負載的平穩運行。
如ru果guo在zai充chong電dian電dian流liu減jian少shao到dao零ling之zhi後hou,輸shu入ru電dian源yuan仍reng然ran不bu能neng滿man足zu係xi統tong負fu載zai需xu求qiu,那na麼me係xi統tong母mu線xian電dian壓ya將jiang繼ji續xu下xia降jiang直zhi到dao低di於yu電dian池chi電dian壓ya,此ci時shi電dian池chi將jiang通tong過guoBattery FET給係統供電,稱之為電池補充供電模式。此時輸入電源和電池同時向係統提供功率。

圖3
當有輸入電源且電池過度放電時,充電ICjianghuibaxitongmuxiandianyatiaojiezaiyigexitongfuzaiyunxujieshoudezuixiaogongdiandianyazhi。dangxitongdianyadiyutedingyuzhishi,chongdiandianliujiangjianshao。dangdianchifanxiangfangdianshi,chongdianIC根據電池電壓控製Battery FET工作在飽和區,避免較大的衝擊電流流進過度放電的電池,這種平滑的進入和退出電池補充供電模式,通常被稱為Battery FET的理想二極管模式。

圖4
在理想二極管模式,電池放電時Battery FET由於工作在飽和區在特性上類似於一個二極管。當有輸入電源並且係統電壓低於電池電壓特定值(例如40mV)時,充電IC調節Battery FET的柵極將電池和係統電壓之間的壓差控製在特定值(例如20mV,等於一個理想二極管管壓降)。當電池放電電流繼續增大,Battery FET的柵極電壓升高以減小Battery FET的阻抗,從而保證電池和係統之間壓差維持在設計值,直到完全導通。相反地,如果放電電流減小,Battery FET的柵極電壓降低以增大Battery FET的阻抗,從而調節電池與係統之間壓差維持在設計值。
總結:
動態路徑管理控製雖然複雜,不過具有很多優勢:
首先,無論電池是否過放,插入輸入電源後係統電壓能夠立即建立。
其次,能夠靈活的調節充電電流使得係統的能量需求能夠優先得到保證。
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