充电器ic中的电源路径管理

作者:Aaron Xu

本文讨论了一种常用的功率路径管理方案——动态功率路径管理(DPPM)。DPPM控制回路根据输入源电流能力和负载电流水平动态调整充电电流，以实现给定源和系统负载的最小充电时间。使用DPPM，一旦输入源被应用，系统可以立即获得电力，即使是深度放电的电池。讨论了系统电压调节方法。

在使用可充电电池的移动设备中，当使用外部电源时，需要一个充电器IC为电池充电。移动设备内部的系统负载可以由电池、输入源或两者提供，这取决于电池和系统负载的连接。需要一种电源路径管理方案来处理这种电源的选择。

动态电源路径管理(DPPM)是移动应用中最流行的电源路径管理方案。188比分直播吧DPPM的基本功率级结构如图所示图1．

图1:NVDC电源路径管理结构

在DPPM系统中，系统负载连接到系统总线(V_SYS)．V_SYS可以从电池通过电池FET供电，也可以从输入源通过DC/DC转换器或LDO供电。当输入源不可用时，电池FET完全打开，因此电池为系统负载提供电力。

当应用输入源时，V_SYS由输入DC/DC变换器或LDO调节。同时,V_SYS通过电池场效应晶体管为电池提供充电电流。在这种充电模式下，优先考虑系统负载，剩余电量用于充电。充电电流根据输入源能力和系统负载水平动态调整，达到最短充电时间。

在上述充电过程中，如果系统负载超过输入电源的供电能力，V_SYS将会下降。一旦V_SYS下降到DPPM阈值时，DPPM控制回路激活并自动降低充电电流以防止V_SYS防止进一步下降。这个过程也称为DPPM模式。

在DPPM模式下，如果充电电流降为零，系统负载仍超过输入电源能力V_SYS继续下降。一旦V_SYS降至电池电压(V_蝙蝠)电平时，电池为V供电_SYS通过电池场效应晶体管。这被称为补充模式。在补充模式下，输入电源和电池同时为系统供电。

在进入补充模式之前，如果电池FET处于线性模式(没有完全打开，例如V_蝙蝠< V_{SYS_MIN}+ DV，或在启动瞬态)，以确保在补充模式和退出平稳过渡，理想的二极管模式是首选的控制电池场效应晶体管，如在MP2624A。

在理想二极管模式下，电池场效应晶体管作为理想二极管工作。当系统电压低于电池电压40mV时，电池FET开启并调节电池FET的栅极驱动器。电压降(V_DS)的FET约为20mV。随着放电电流的增加，电池场效应晶体管获得了更强的栅极驱动和更小的导通电阻(R_DS)直到电池FET完全打开。当放电电流降低时，理想的二极管回路产生较弱的栅极驱动和较大的R_DS(上)保持电池和系统之间的20mV差，直到电池FET关闭。

V_SYSDPPM模式下的调节可根据系统要求灵活调整。如果从输入到系统的前端变换器是一个LDO, V_SYS可以设置为特别有利于系统需求的级别。例如，V_SYSMP2661为4.65V, MP2660为5.0V。

如果从输入到系统的前端变换器是DC/DC变换器，V_SYS通常是设置跟随电池电压来提高效率。这通常被称为窄电压直流(NVDC)。

DPPM控制有几个优点。首先，无论电池是否耗尽，一旦输入电源被应用，系统立即获得电力。其次，根据输入源和系统负载动态调整充电电流，以获得最小的充电时间。

DPPM控制的局限性在于保证不同操作模式之间的平稳过渡是复杂的。通常是V_SYS电池场效应晶体管控制需要充电回路、理想二极管回路、充电电压和充电电流回路。

结论

通过DPPM控制，即使电池电量耗尽，系统也可以在输入源应用后立即获得电力。采用DPPM控制的充电器IC还可以优化充电电流，充分利用输入源电流的能力。虽然DPPM的控制很复杂，但DPPM广泛应用于需要选择电源的充电器ic，如MPSMP2624A，MP2660等等。

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