集成調整器和電源開關的雙輸入充電器簡化系統(tǒng)設計解析

便攜電子系統(tǒng)的特點是低成本、小尺寸、輕便。當設計一個充電系統(tǒng)且需要對板上系統(tǒng)供電時，采用電源管理ICMAX8671X可以方便地實現上述功能特點。MAX8671X管理充電時可以從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內部封裝了5個獨立的片上電源調整器，可以得到多個不同的電源輸出，并且其USB和DC輸入端具有過壓保護開關。
　　此方案允許設計方在零售包裝中省掉AC/DC電源適配器而將其在售后市場中提供，這樣可以減小零售時的包裝和重量，充分利用運輸包裝箱，減小運輸成本。生產銷售公司因此可以只提供USB電纜，消費者可以通過該電纜從電腦的USB口給產品充電。消費者也可以在電子消費零售市場購買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足多種應用需求。5個獨立的電源調整器（3個2MHz降壓型開關電源，效率高達96%；兩個低靜態(tài)電流線性電源）可以為多個子系統(tǒng)供電，可通過AC/DC適配器或USB電纜供電；集成電源開關的鋰電池充電器管理電池充電和功率分配，并根據電壓和電流曲線設定相應的電壓和電流。
　　智能電源選擇模塊集成了一個MOSFET Q3，該開關可分別作為負載開關和充電開關使用。當沒有外部電源可用或輸入電流限制低于系統(tǒng)負載電流時，此時Q3作為負載開關，電池參與系統(tǒng)供電。當外部電源可用且沒有過載，此時Q3作為充電開關。
　　集成減少混亂
　　為實現DC/USB輸入端的過壓保護、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載，集成的電源開關必不可少。并且集成的開關和電源調整器避免使用外部MOSFET和電壓檢測器、電流檢測電阻、比較器、定時器以及其它用于電源管理的分立器件。因此減少了器件數量和占用的PCB板面積，降低成本和系統(tǒng)重量。
　　高效的片上電壓調整器可以減少功率損耗，可使電池壽命最大化，在重負載和輕負載時都可以提供高效率。這個特點對于某些子系統(tǒng)是有好處的，這些子系統(tǒng)在短時間內峰值負載電流可達幾百毫安，大多時間內則遠遠小于此峰值電流，這樣可以進一步延長電池壽命。
　　很多便攜設備在使用過程中是在“睡眠”中度過的。因此，如果電壓調整器在滿負載時效率能達到90%以上而在空閑時低于60%，相比輕重負載情況下都能提供較高轉換效率的電壓調整器來說，則電池電量會更快地被消耗掉。MAX8671X可以以96%的高效率向系統(tǒng)負載提供425mA電流，當以1mA向負載供電時，效率可維持在85%以上。
　　MAXIM可以提供低壓差電壓調整器，使得其輸入電源范圍可以在1.7V ~ 5.5V之間。這給予系統(tǒng)設計人員較大的靈活性，可使LDO從某個片上開關電源供電，達到省電的目的。
　　內部充電器管理充電周期
　　MAX8671X有兩個電源輸入端口，可以接受DC USB口電源或AC/DC電源，內部邏輯框圖如圖1所示。由于內部集成了智能電源選擇技術和狀態(tài)控制邏輯模塊，可以實現整個充電過的控制管理。這種特點使MAX8671X非常適用于像智能手機、PDA、便攜式媒體播放器、GPS導航設備、數碼相機以及數字視頻攝像機等便攜產品。
　　
　　芯片被使能且DC或USB電源輸入有效時，芯片將初始化一個充電周期，電壓和電流曲線如圖2所示。MAX8671X首先檢測電池電壓，如果電池電壓低于預設門限3.0V，充電器會進入一預定模式，該模式下充電器將以最大充電電流的10%對過放的電池進行充電。當電池的電壓超過3.0V后，充電器進入快速充電模式并以最大電流對電池充電。