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开关电池充电方案应对便携设备充电挑战

作者:时间:2013-01-09来源:网络

近年来,智能手机、平板电脑市场强劲发展,更大尺寸的屏幕日渐流行,消费者对应用处理器、图形处理器及外设的电源管理体验的要求越来越高。这些促使采用更大容量的,如一些最新智能手机配备了2000 mAh甚至达3000 mAh生态系统趋势也随之发生了重大变化。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175928.htm

此外,许多的输入连接也从专有转为微型USB插口;USB供电(rev 1.0 Jul 2012) 标准的发布,更能适应最新的便携设备USB端口的供电要求。这些都迫切需要既可提高能效又满足上述要求的技术解决。推动高能效创新的安森美半导体新推出了NCP185x系列电池,帮助设计工程师便携设备大容量电池的快速,并帮助优化用户体验。

采用新颖的自动输入限流器(AICL)技术实现更快速

电池充放电管理在便携设备设计的合理性和可靠性方面至关重要。电池充放电的之一是需要强固性、高能效及快速充电时间来满足当今高性能、空间受限型应用的要求。而大容量电池需要更大的充电电流来缩短充电时间。

传统线性电池充电方式(包括脉冲方式)在大电流下存在效率较低、发热量大等问题。与线性解决方案相比,充电方案有明显的优势,如可从输入转换更多的电能至输出;工作能效更高,可降低能耗及简化手机设计;在输入源受限时(如采用5 V,500 mA USB端口充电),能提供更大的电流。综合上述优势,电池充电器件的充电速度可比线性电池充电器快30%。

由于手机等设备无法知道用户使用的电源适配器或USB端口的负载电流能力,所以充电管理器件必须具有检测适配器或USB端口负载电流的功能,以确保手机设备在安全电流条件下工作。在充电结束后,充电管理器件应断开与系统的连接,系统从外部电源取电;只有当外部电源移出时,系统才从电池取电。

安森美半导体的NCP185x系列开关电池充电器件就是一种新的充电技术。其充电过程迅速,具有自动输入限流(AICL)功能;在充电结束时还可自动断开电池连接,延长电池寿命。它可以提供更大的输出电流,效率高达85%,发热量小,实现更快、更安全高效的充电,有助于提升用户体验;还可以提高系统稳定性,简化系统设计。

NCP185x系列在输入源受限的情况下,采用符合100 mA、500 mA、900 mA或1.5 A USB充电规范的输入电流限制器,利用自动检测模式在最大充电电流时进行调整,使其适应输入源的能力,并可缩短最少达10分钟的总体充电时间。

安森美半导体新系列开关电池充电方案应对便携设备充电挑战

充电结束时自动断开电池连接,延长电池使用寿命

不少用户经常抱怨电池寿命短,许多便携系统的电池寿命在使用几个月后就受到明显影响,原因是电池在充电结束后还一直在充电。优化电池总体寿命的方法是在充电结束时电池连接即自动断开。安森美半导体NCP185x带有充放电路径管理功能,可以在系统充电结束时自动断开电池连接,系统仅从外部带有适配器或USB端口取电,仅在出现峰值电流活动(大于外部电源适配器所能提供的电流,如使用GSM)时,才导通电池与系统之间连接,短时间从系统补充电流,其他时间电池与系统保持管理。在外部电源连接情况下,系统优先从外部适配器取电,以保存电池电量,延长电池使用时间,如图2所示。

安森美半导体新系列开关电池充电方案应对便携设备充电挑战

如果使用不带充放电路径管理的器件,充电结束后,充电模块关闭,系统开始从电池取电,电池电压随之降低,一旦电压降低到一个门限值,充电周期重新开始,使电池经常处于充放电、再充电循环之中,容易造成电池过早老化。

即时导通技术改善用户体验

电池充电的另一个是需要改善用户体验。用户时常有这样的疑问:为什么电池电量低时我要充电5分钟后系统才能导通系统?这是因为当用户连接便携设备充电的同时,通常也需要使用设备。令人尴尬的是,即使是最新型设备也要求约5分钟的初始充电,然后才允许系统启动及使用。如果采用双路径管理(DPM)技术,即可在插入充电线缆时立即导通便携设备。

NCP185x系列就应用了这样的即时导通系统技术,由于器件内集成的电流源可为电池充电,即使电池电压非常低,当用户插入电源适配器时,也可使系统电压保持在3.6V,让系统立即开启,无需等待;另外,内部集成的一个5 V升压器支持USB On-The-Go(OTG)反向供电,或用于HDMI接口的DDC电压供电,可以一边安全地给电池充电,一边单独为系统供电,如图3所示。当电池电压达到3.4 V时预充电结束,外部充电MOS管导通,系统电压跟随电池电压。传统充电器在电池电量低时,电池需要预充电一段时间,等待电池电压恢复到最低电压以上才能开机。

安森美半导体新系列开关电池充电方案应对便携设备充电挑战

安森美半导体的器件还支持死电池激活。当电池电压低于2.2 V时,开关充电器件提供10 mA小电流激活电池。此时系统仍可立即开机。

支持USB OTG附件

对于平板电脑来说,通常需要支持USB OTG功能。USB OTG附件要求便携设备在USB事务处理中充当USB主机,在VBUS线路上提供5 V输出电压,供外设使用;一些智能手机带有HDMI输出接口,也需要一个5 V DDC电压。这通常要使用外部升压直流-直流(DC-DC)转换器将电池电压升压至5 V、500 mA的稳压电压轨。NCP185x系列器件集成了一个5 V升压器,能支持USB OTG附件或HDMI输出接口,最大提供500 mA电流,并省去了一个外部升压转换器。NCP185x系列接地的ID引脚可以识别USB OTG附件,应用反向升压转换器来提供5 V、500 mA输出,不仅可以支持USB OTG功能,还可以为物料单(BOM)节省1颗额外电感。

安森美半导体新系列开关电池充电方案应对便携设备充电挑战

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