要怎么樣實現便攜式產品電池的物盡其用

在許多諸如手機、智能電話、數字媒體播放器或數碼相機等便攜式產品的設計中正出現一種增加功能或提升性能的發展趨勢。這通常是通過使用一些功能更為強大的解決器并添加更為復雜的模擬電路來實現，但其結果是使使用電路的功耗更高。通過增加電池容量可以滿足日益增長的功耗需求，但這就需要更大容量的電池或者改進電池技術。通常，人們不會選擇增大電池尺寸，因為外殼尺寸有限。由于當前電池技術的進步以及新型技術的發展并不能滿足相同尺寸水平的高功耗要求，因此需要更多先進的電源管理電路。與此同時，對小型處理方案的需求使這種挑戰變得更為棘手。

過去，為了獲得要求的性能，只需使用數個線性穩壓器即可。這些穩壓器被筆直連接至電池，以萌生要求的系統電壓軌。便攜式產品中使用的許多電源管理單元只使用了一些線性穩壓器來對功耗進行控制。當時已經運用的典型電池技術為3節NiCd或NiMH電池包。同時，這些化學特性已經幾乎全部被單節鋰電池所取代，因為這些鋰電池具有更高的性能。隨著許多使用對電流需求的增長，一些線性穩壓器已經被更為昂貴卻更加高效的降壓轉換器取而代之。諸如解決器內核和I/O的一些電源軌通常就是這樣萌生的。

由于線性穩壓器和降壓轉換器僅能在其輸入電壓較高時對輸出端電壓進行調節，因此，如果電池電壓降低至已編程的輸出電壓以下時，那么就需要將該系統封閉。一個線性穩壓器的最小壓降裕度或電感和開關上的壓降裕度都非得加到輸出電壓之中。因此，對于一個來自一節鋰離子電池的典型3.3V電壓軌來說，系統封閉的典型電池電壓為3.4V。當放電至3.0V時出現的剩余電量在此情況下將不會使用到。測量顯示，當前鋰電池中的剩余電量約莫為10%。這就是說，能夠利用這一剩余電量的任何電源管理處理方案都非得能夠在一個高于降壓轉換器處理方案效率減去10%以后的效率下工作。換句話說，任何使用97%均勻效率的降壓轉換器的替代處理方案都非得至少在一個比87%更高的均勻效率下運行，以延長使用一次電池充電的運行時間。對于許多降壓-升壓轉換器處理方案來說，這是一個巨大的挑戰。SEPIC或反向處理方案的一般效率為經濟可行處理方案85%的最大范圍。為了獲得這一效率，已經考慮使用諸如同步整流的多種提高效率的辦法，同時這種處理方案的尺寸會比降壓轉換器大。4開關降壓-升壓轉換中總是有2個開關同時開關，在一個非常優化的處理方案中，使用這種降壓轉換將會萌生同樣的效率(85%)。因此，從這一角度來看，使用一個降壓-升壓轉換器并不能起作用，也正由于這個原由人們過去未曾考慮使用這種降壓轉換器。

但是，還存在一些其他的挑戰。例如，手機在數據傳輸期間使用高電流脈沖來驅動其RF-PA。這些脈沖電流可以筆直從電池獲得，其可引起電池阻抗和電池連接器上額外的壓降。由于低電源電壓，這可能會使系統電壓監控器在出現電流脈沖時封閉系統。手機中基于LED的相機閃光燈使用，或在媒體播放器使用中啟動硬盤驅動器，都會在電池上萌生類似的影響。由于老化或低溫導致電池阻抗的增加使這些問題變得更為嚴重。在此情況下，降壓-升壓轉換器可用于應對關鍵系統電壓軌的電壓降。這就使系統運行更加穩定可靠，同時還準許更低的電池電壓放電。

除此以外，電池也正得到改進。通常，增加電池容量會伴隨著使用更寬的輸出電壓范圍。例如，利用將來的鋰離子電池技術，電池可以被充電至高達4.5V，同時可以被放電低至2.3V。取一個中間電壓3.4V，其就可以使電池容量相當大的一部分處于未使用狀態。還有一些正處于開發階段的電池技術將可以在3.4V電壓以下出色地工作(例如Li-S)。

在此情況下，肯定會需要降壓-升壓轉換。處理這一問題的一種簡單辦法是，生成一個較高的系統電壓軌(例如5V)，其可以用于生成所有系統電壓軌，這些電壓軌高于電池的截止電壓。通過使用一個較大的高效升壓轉換器和級聯降壓轉換器可以完成這一工作。總電源轉換效率可以輕松地達到90%以上。不幸的是，更多的升壓轉換器需要更多的空間，而在便攜式手持設備中通常并不具備這樣的空間。

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