集成調(diào)整器和電源開(kāi)關(guān)的雙輸入充電器簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

便攜電子系統(tǒng)的特點(diǎn)是低成本、小尺寸、輕便。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)充電系統(tǒng)且需要對(duì)板上系統(tǒng)供電時(shí)，采用電源管理ICMAX8671X可以方便地實(shí)現(xiàn)上述功能特點(diǎn)。MAX8671X管理充電時(shí)可以從USB管腳或外部AC/DC電源適配器獲取電源，除了具有電池充電功能外，MAX8671X內(nèi)部封裝了5個(gè)獨(dú)立的片上電源調(diào)整器，可以得到多個(gè)不同的電源輸出，并且其USB和DC輸入端具有過(guò)壓保護(hù)開(kāi)關(guān)。

此方案允許設(shè)計(jì)方在零售包裝中省掉AC/DC電源適配器而將其在售后市場(chǎng)中提供，這樣可以減小零售時(shí)的包裝和重量，充分利用運(yùn)輸包裝箱，減小運(yùn)輸成本。生產(chǎn)銷(xiāo)售公司因此可以只提供USB電纜，消費(fèi)者可以通過(guò)該電纜從電腦的USB口給產(chǎn)品充電。消費(fèi)者也可以在電子消費(fèi)零售市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)AC/DC電源適配器或AC到USB適配器。

MAX8671X集成了多種功能使其滿(mǎn)足多種應(yīng)用需求。5個(gè)獨(dú)立的電源調(diào)整器(3個(gè)2MHz降壓型開(kāi)關(guān)電源，效率高達(dá)96%;兩個(gè)低靜態(tài)電流線性電源)可以為多個(gè)子系統(tǒng)供電，可通過(guò)AC/DC適配器或USB電纜供電;集成電源開(kāi)關(guān)的鋰電池充電器管理電池充電和功率分配，并根據(jù)電壓和電流曲線設(shè)定相應(yīng)的電壓和電流。

智能電源選擇模塊集成了一個(gè)MOSFETQ3，該開(kāi)關(guān)可分別作為負(fù)載開(kāi)關(guān)和充電開(kāi)關(guān)使用。當(dāng)沒(méi)有外部電源可用或輸入電流限制低于系統(tǒng)負(fù)載電流時(shí)，此時(shí)Q3作為負(fù)載開(kāi)關(guān)，電池參與系統(tǒng)供電。當(dāng)外部電源可用且沒(méi)有過(guò)載，此時(shí)Q3作為充電開(kāi)關(guān)。

集成減少混亂

為實(shí)現(xiàn)DC/USB輸入端的過(guò)壓保護(hù)、單節(jié)Li+電池充電以及在電池和外部供電電源之間切換負(fù)載，集成的電源開(kāi)關(guān)必不可少。并且集成的開(kāi)關(guān)和電源調(diào)整器避免使用外部MOSFET和電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)電阻、比較器、定時(shí)器以及其它用于電源管理的分立器件。因此減少了器件數(shù)量和占用的PCB板面積，降低成本和系統(tǒng)重量。

高效的片上電壓調(diào)整器可以減少功率損耗，可使電池壽命最大化，在重負(fù)載和輕負(fù)載時(shí)都可以提供高效率。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)于某些子系統(tǒng)是有好處的，這些子系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)峰值負(fù)載電流可達(dá)幾百毫安，大多時(shí)間內(nèi)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于此峰值電流，這樣可以進(jìn)一步延長(zhǎng)電池壽命。

很多便攜設(shè)備在使用過(guò)程中是在“睡眠”中度過(guò)的。因此，如果電壓調(diào)整器在滿(mǎn)負(fù)載時(shí)效率能達(dá)到90%以上而在空閑時(shí)低于60%，相比輕重負(fù)載情況下都能提供較高轉(zhuǎn)換效率的電壓調(diào)整器來(lái)說(shuō)，則電池電量會(huì)更快地被消耗掉。MAX8671X可以以96%的高效率向系統(tǒng)負(fù)載提供425mA電流，當(dāng)以1mA向負(fù)載供電時(shí)，效率可維持在85%以上。

MAXIM可以提供低壓差電壓調(diào)整器，使得其輸入電源范圍可以在1.7V ~ 5.5V之間。這給予系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員較大的靈活性，可使LDO從某個(gè)片上開(kāi)關(guān)電源供電，達(dá)到省電的目的。

內(nèi)部充電器管理充電周期

MAX8671X有兩個(gè)電源輸入端口，可以接受DC USB口電源或AC/DC電源，內(nèi)部邏輯框圖如圖1所示。由于內(nèi)部集成了智能電源選擇技術(shù)和狀態(tài)控制邏輯模塊，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)充電過(guò)的控制管理。這種特點(diǎn)使MAX8671X非常適用于像智能手機(jī)、PDA、便攜式媒體播放器、GPS導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)以及數(shù)字視頻攝像機(jī)等便攜產(chǎn)品。

芯片被使能且DC或USB電源輸入有效時(shí)，芯片將初始化一個(gè)充電周期，電壓和電流曲線如圖2所示。MAX8671X首先檢測(cè)電池電壓，如果電池電壓低于預(yù)設(shè)門(mén)限3.0V，充電器會(huì)進(jìn)入一預(yù)定模式，該模式下充電器將以最大充電電流的10%對(duì)過(guò)放的電池進(jìn)行充電。當(dāng)電池的電壓超過(guò)3.0V后，充電器進(jìn)入快速充電模式并以最大電流對(duì)電池充電。

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