Управление путями мощности в микросхемах зарядного устройства
В этой статье мы рассмотрим широко используемую схему управления трассой: управление динамическим управлением мощностью (DPPM).
Контур управления DPPM динамически регулирует ток заряда на основе мощности тока источника входного сигнала и уровня тока нагрузки для достижения минимального времени зарядки для заданного источника и нагрузки системы. При использовании DPPM система может сразу получать энергию сразу же после подачи входного источника даже с сильно разряженной батареей. Также обсуждается метод регулирования напряжения в системе.
В мобильных устройствах с перезаряжаемой батареей требуется зарядное устройство для зарядки аккумулятора при использовании внешнего источника питания. Батарея, источник входного сигнала или и то, и другое, в зависимости от подключения аккумулятора и нагрузки системы, могут обеспечить загрузку системы внутри мобильного устройства. Для управления этим выбором источника питания необходима схема управления мощностью.
Динамическое управление трактом мощности (DPPM) является самой популярной схемой управления питанием в мобильных приложениях. Основная структура каскада мощности для DPPM показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Структура управления мощностью пула NVDC
В системе DPPM системная нагрузка подключается к системной шине (VSYS). VSYS может питаться от батареи через полевой транзистор батареи или от источника входного сигнала через DC / DC-преобразователь или LDO. Когда источник входного сигнала недоступен, батарея FET полностью включена, поэтому батарея обеспечивает питание системы.
Когда применяется входной источник, VSYS регулируется входным преобразователем постоянного / постоянного тока или LDO. Одновременно VSYS обеспечивает зарядный ток батареи через батарею FET. В этом режиме зарядки приоритет отдается нагрузке системы, а оставшаяся мощность используется для зарядки. Ток заряда настраивается динамически на основе возможностей источника входного сигнала и уровня нагрузки системы, достигая минимального времени зарядки.
Во время вышеуказанного процесса зарядки, если нагрузка системы превышает мощность источника входного сигнала, VSYS будет падать. Когда VSYS падает до порога DPPM, контур управления DPPM активирует и автоматически уменьшает ток заряда, чтобы предотвратить дальнейшее падение VSYS. Этот процесс также называется режимом DPPM.
В режиме DPPM, если ток заряда уменьшается до нуля, а загрузка системы по-прежнему превышает мощность входного сигнала, VSYS продолжает снижаться. После того, как VSYS опустится ниже уровня напряжения батареи (VBAT), батарея обеспечивает питание VSYS через батарею FET. Это называется дополнительным режимом. В режиме дополнения входной источник и батарея обеспечивают питание системы одновременно.
Перед тем, как войти в режим дополнения, если FET батареи находится в линейном режиме (не полностью включен, например, когда VBAT <VSYS_MIN + DV или во время переходного процесса запуска), чтобы обеспечить плавный переход в режим ожидания и из него, идеальный диодный режим является предпочтительным для управления батареей FET.
Во время идеального диодного режима батарея FET работает как идеальный диод. Когда напряжение в системе на 40 мВ ниже напряжения батареи, батарея FET включается и регулирует драйвер затвора батареи FET. Падение напряжения (VDS) батареи FET составляет около 20 мВ. По мере того, как разрядный ток увеличивается, батарея FET получает более сильный привод затвора и меньшее сопротивление в состоянии (RDS) до полного включения FET аккумулятора. Когда разрядный ток опускается ниже, идеальная диодная петля генерирует более слабый привод затвора и большую RDS (ON), чтобы поддерживать разницу в 20 мВ между батареей и системой до тех пор, пока батарея FET не будет выключена.
Регулирование VSYS в режиме DPPM может быть гибким в зависимости от требований системы. Если интерфейсный преобразователь с входа в систему является LDO, VSYS может быть установлен на уровне, чтобы особенно использовать системные требования.
Если интерфейсный преобразователь с входа в систему представляет собой преобразователь постоянного тока, VSYS обычно устанавливается на напряжение батареи, чтобы повысить эффективность. Это обычно называют узким напряжением постоянного тока (NVDC).
Для управления DPPM существует несколько преимуществ. Во-первых, система сразу же получает энергию сразу после подачи источника входного сигнала, независимо от того, исчерпана ли батарея или нет. Во-вторых, ток заряда настраивается динамически на основе источника входного сигнала и нагрузки системы для достижения минимального времени зарядки.
Ограничение для управления DPPM заключается в том, что сложно обеспечить плавный переход между различными режимами работы. Обычно для управления FET батареи требуется контур VSYS, идеальный диодный контур, зарядное напряжение и петля тока заряда.
Вывод
При управлении DPPM система может получить мощность, как только будет подаваться источник входного сигнала, даже если батарея разряжена. Микросхема зарядного устройства с контроллером DPPM также может оптимизировать ток заряда для полного использования возможности тока источника входного сигнала. Несмотря на сложность управления DPPM, DPPM широко используется в микросхемах зарядного устройства, которые требуют выбора источника питания.
Отраслевые статьи - это форма контента, которая позволяет отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits таким образом, что редакционный контент не очень подходит. Все отраслевые статьи подчиняются строгим редакционным правилам с целью предоставления читателям полезных новостей, технических знаний или историй. Точки зрения и мнения, выраженные в отраслевых статьях, являются точками партнера, а не обязательно для All About Circuits или его авторов.