Turbo-boost 充电器可为 CPU 涡轮加速模式提供支持

Turbo-boost 电池充电器
当系统负载和电池充电器要求的总功率达到适配器功率极限时，动态电源管理便开始减少电池的充电电流。电池充电器停止充电，并在系统负载达到 AC 适配器功率极限时其充电电流降至零。CPU 内核加速模式下系统不断增加其负载，电池充电器（通常为一种同步降压转换器）闲置，原因是没有剩余功率可用于对电池充电。这种同步降压转换器实际为一个双向 DC/DC 转换器，它可以根据不同的工作状态运行在降压模式或者升压模式下。如果电池电量足够，电池充电器便工作在升压模式下，同 AC 适配器一起为系统供电。图 2 显示了一个 turbo-boost 电池充电器的结构图。

图 2 CPU 内核加速模式下工作的 turbo-boost 电池充电器

那么，电池充电器何时以及怎样从降压模式转到升压放电模式呢？系统可在任何时候进入 CPU 内核加速模式，因此常常无法及时通过 SMBus 通知充电器开始实施这种模式转换。充电器应能自动检测到系统需要哪种工作模式。另外，系统设计应能实现升降压模式之间的快速转换，这一点非常重要。DC/DC 转换器需要几百微秒到几毫秒的软启动时间来最小化浪涌电流。适配器应拥有较强的过负载能力，以在充电器转入升压放电模式以前支持总系统峰值功率需求。目前的大多数 AC 适配器都可以维持其输出电压数毫秒。

图 3 显示了一个支持 CPU 内核加速模式的 turbo-boost 电池充电器的应用电路。RAC 电流检测电阻器用于检测 AC 适配器电流，以便实现动态电源管理功能，并确定电池充电器是工作在降压充电模式还是升压放电模式下。电流检测电阻器 R7 根据电池状态通过 SMBus 检测主机编程电池电池充电电流。如果需要，可以通过 IOUT 输出监测充电器和系统提供的总功率，其为检测电阻器 RAC压降（实现 CPU 降频工作）的 20 倍。通过 SMBus 控制寄存器，可根据电池充电状态和温度条件开启或者关闭电池升压放电模式。在升压放电模式下，电路通过监测低侧 MOSFET Q4 的压降，提供额外逐周期限流保护。为了实现如英特尔超级本TM等超薄型笔记本电脑，可将开关频率设定为 615、750 或者 885 kHz。这样可以最小化电感尺寸和输出电容器数量。充电器控制芯片完全集成充电电流环路补偿器、充电电压和输入电流调节环路，可以进一步减少外部组件数目。电源选择器MOSFET 控制器也集成在充电器中。另外，充电器系统使用所有 n 通道 MOSFET，而非传统充电解决方案中使用的 p 通道功率 MOSFET，目的是降低成本。使用这种 turbo-boost 充电器系统的另一个好处是，它可以在不改变材料清单的情况下用于上述任何一种功能。系统设计人员可在不增加硬件设计工作量的情况下进行快速系统性能评估。

图 3 turbo-boost 电池充电器应用电路