便攜電源管理策略和技巧

Q1：請(qǐng)問專家濾波電容大小的選擇應(yīng)如何計(jì)算?

A1：一般來說, 選擇輸出濾波電容主要是為了獲得好的濾波效果，輸出電壓的紋波與芯片的工作方式(升壓或降壓)以及工作原理有關(guān)，單相和多相的計(jì)算方法是不同的。舉例來說，假如使用LTC3406B芯片，△Vout≈△IL(ESR+1/8fCout), 其中，△Vout是輸出電壓的紋波，△IL是電感的紋波電流，ESR是輸出濾波電容的內(nèi)阻，f 是DC/DC的開關(guān)頻率， Cout是輸出濾波電容的容值。 通過該公式，可以方便地計(jì)算出需要的電容參數(shù)。

Q2：你好我想問一下耦合電容的選取原則，是不是要根據(jù)輸入電阻和輸出電阻，具體應(yīng)怎么樣?

A2：請(qǐng)注意在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，輸入電容和輸出電容常常包括兩類電容，分別起不同的作用。一類起減小輸入輸出紋波的作用，一般容值較大，容值的選取與紋波的要求以及電源的開關(guān)頻率和設(shè)計(jì)有關(guān)。另一類電容是高頻耦和電容，一般容值較小，要求盡可能靠近芯片。其容值的選取與要濾除的可能干擾信號(hào)的頻率和幅度有關(guān)。

Q3：我的設(shè)計(jì)是用四節(jié)鎳氫可充電電池來做手持設(shè)備的電源，期望能作到“浮充”(外界的5V電源通過機(jī)內(nèi)的充電電路來給那四節(jié)鎳氫電池充電，同時(shí)保證系統(tǒng)的供電)，體統(tǒng)所需的輸出電流為500mA左右。

A3：我相信這位朋友需要三組電路：(1)鎳氫電池充電電路;(2)電池，市電源(5V)通道選擇電路及;(3)升降壓電源電路以供應(yīng)5V 500mA系統(tǒng)。

① 鎳氫電池充電電路，視乎這位朋友的充電要求可分為開關(guān)型或線性充電。線性充電成本較低，但熱量損耗較大。但要提醒這位朋友，5V市電源并不是太理想。因?yàn)樗獮?節(jié)電池充電，電池充飽后電壓也接近5V，因此如要有效控制成本，我會(huì)建議利用6V電源。

② 通道選擇電路比較簡單，MOSFET是一個(gè)不錯(cuò)的開關(guān)選擇。只要利用MOSFET及二極管及少許外加電路，并不難實(shí)現(xiàn)。

③ 升降壓電源，我會(huì)建議做一個(gè)SEPIC電路。這可能會(huì)是最好成本效益的了。SEPIC電路可利用一個(gè)2A左右Boost Converter，如LT1935來實(shí)現(xiàn)。

Q4：現(xiàn)在電源管理芯片一方面向高集成化發(fā)展，如手機(jī)上的專用PMIC，及LTC3455。另外隨著產(chǎn)品功能的增加，對(duì)電源管理有新的需求，專有PMIC 或ASSP 無法滿足新的需求，需外接其它電源管理芯片。那些功能可以集成到單芯片 ，如何平衡這些需求?

A4：對(duì)于電源管理芯片來說，可以集成到單芯片的功能除了DC/DC外， Charge Pump，LDO，電壓比較器，熱插拔控制器，電量檢測，Power Path等功能都可以集成到一個(gè)單一的芯片中去。

但是，電源管理芯片并非集成的模塊越多越好。因?yàn)樾酒纳釂栴}可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)管理芯片停止工作，為解決這個(gè)問題，不得不使用更大的封裝和輔助散熱設(shè)計(jì)，這將導(dǎo)致成本的整加，而且芯片的尺寸不得不整加。著就使其在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。而且，當(dāng)其中任何一路電源發(fā)生問題時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致其它電源發(fā)生故障，并加速芯片的失效!

Q5：我現(xiàn)在要用鎳氫電池搭建一個(gè)給單片機(jī)供電的系統(tǒng)，電池1-3節(jié)，請(qǐng)問有什么好的方案，在待機(jī)時(shí)功耗比較低。

A5：以我的經(jīng)驗(yàn)，單片機(jī)的工作電壓大部分是5V或3.3V ， 因此，我建議你使用2節(jié)鎳氫電池供電，采用升壓芯片把電壓升到3.3V 或5V即可。推薦使用Linear的LTC3400ES6, 靜態(tài)電流20uA，2.4V 輸入3.3V輸出時(shí)效率為92% ，最低啟動(dòng)工作電壓0.85V, 外部只需要兩個(gè)電阻，兩個(gè)4.7uF陶瓷電容和一個(gè)4.7uH電感。

Q6：需要設(shè)計(jì)一個(gè)電路，將4-20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為-10v-+10v的電壓信號(hào)輸出，不知是否可以推薦一下合適的芯片?

A6：常用的設(shè)計(jì)方法是，將該電流信號(hào)通過一個(gè)低值電阻，將該電阻的取樣信號(hào)放大后，通過運(yùn)放可將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為-10V～+10V的輸出，關(guān)于運(yùn)放的選擇，與你的要求相關(guān)，例如要求的最小Vos, 運(yùn)放的耐壓，頻率響應(yīng)范圍等。

Q7：有沒有可以支持單節(jié)鋰電池工作電壓范圍的2.7~4.2V轉(zhuǎn)為6.5V的效率較高、噪聲盡量小的產(chǎn)品，輸出電流需要大于350mA，不需要隔離。我已經(jīng)試過LT3458，但是噪聲稍微偏大了一些，效率在輸入電壓進(jìn)入3.5V以下后也比較低。還有更好的對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法么?順便問一下開關(guān)電源的噪聲(10mv峰峰值)使用什么方法可以在較小的體積下將噪聲降到50uV以下?

A7：除了LT3458，還可以嘗試一下LT3467，但是，不管哪一種開關(guān)電源，輸出電壓的噪聲很難直接做到50uV以下，如果要將噪聲降到50uV以下，1、可以加濾波器;2、可以使用一個(gè)低噪聲的LDO二次變壓,但是需要將DC/DC的輸出電壓調(diào)高一些。