更快、更高效的電池充電動態電源管理方案

隨著對于新興便攜式設備（例如：平板電腦和智能電話等）需求的快速增長，在要怎么樣提高電池供電型系統性能方面出現了許多新的挑戰。電池管理系統非得能夠智能地支持不同類型的適配器和電池化學成份，并且非得擁有高效的快速充電能力。與此同時，提供良好的用戶體驗也非常緊要，例如：系統瞬間開啟、更長的電池使用時間以及快速充電等。本文將討論要怎么樣通過動態電源管理（DPM）實現快速電池充電和提高電池充電性能。DPM幫助避免系統崩潰，并可最大化適配器的可用功率。它可以基于輸入電流或者輸入電壓，或者與電池補充供電模式一起組合使用。本文還會解析一些延遲電池使用時間的緊要設計考慮。

鋰離子（Li-Ion）電池對于便攜式設備不斷增長的電力需求來說是一種理想選擇，因為它擁有非常高的能量密度。今天，一部10英寸屏幕的平板電腦，通常會使用一塊6到10Ah容量的電池包來提供更長的工作時間。利用高容量電池，便攜式設備便可擁有快速、高效的充電能力，從而實現良好的用戶體驗。另外，平板電腦還要求具備其它一些功能，例如：優異的散散熱性能和瞬間開機的能力（即使在電池被深度放電的情況下）。這些要求帶來了許多技術挑戰。一個挑戰是，要怎么樣在不使電源崩潰的同時，最大化電源的可用功率，以高效和快速地對電池充電。另一個挑戰是，要怎么樣在系統工作的同時對深度放電的電池進行充電。最后一個挑戰是，要怎么樣延遲電池使用時間和提高散熱性能。

動態電源管理（DPM）

要怎么樣最大化可用功率，對電池進行快速、高效的充電？所有電源都其輸出電流或者功率限制。例如，高速USB（USB2.0）端口的最大輸出電流限定在500mA，而超高速USB（USB3.0）端口的最大輸出電流為900mA。如果系統的功率需求超出電源能夠提供的功率，則電源會崩潰。電池充電時，要怎么樣在使功率輸出最大化的同時戒備電源崩潰呢？下面，我們解析3種控制辦法：基于輸入電流的DPM，基于輸入電壓的DPM，以及與電池補充供電模式一起使用的DPM。

基于輸入電流的DPM

圖1顯示了使用DPM控制的高效開關模式充電器。MOSFETQ2及Q3與電感器L組成了一個同步開關降壓型電池充電器。使用一個降壓轉換器，可確保有效轉換適配器的輸入功率，以實現更快速的電池充電。MOSFETQ1用作一個電池反向阻塞MOSFET，用于戒備電池到輸入的漏電流通過MOSFETQ2的體二極管。另外，它還起到一個輸入電流測試器的作用，以監測適配器電流。

圖1基于輸入電流的DPM

MOSFETQ4用于主動監測和控制電池充電電流，以實現DPM功能。當輸入功率足以支持系統負載和電池充電時，使用理想的充電電流值ICHG來對電池充電。如果系統負載（ISYS）猛然增加且其總適配器電流達到限流設置（IREF），則輸入電流調節環路主動調節，并使輸入電流保持在預定義IREF輸入基準電流上。給予更高的優先權為系統供電，以讓其達到最高性能，并同時降低充電電流，這樣便可實現上述目標。因此，我們始終可以在輸入功率電源不崩潰的同時最大化輸入功率，并且讓可用功率動態地在系統和電池充電之間共用。

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