移動(dòng)通信終端電源管理設(shè)計(jì)原理

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摘要：移動(dòng)通信終端產(chǎn)品在我們的日常生活中已經(jīng)非常普及，因此，其設(shè)計(jì)的安全性問(wèn)題顯得尤為重要。就移動(dòng)終端產(chǎn)品安全隱患最大的地方——電源管理設(shè)計(jì)，提出了一些設(shè)計(jì)理念以提高產(chǎn)品的安全性。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；終端電源管理；設(shè)計(jì)原理

引言

通信電源穩(wěn)定可靠的運(yùn)行是整個(gè)通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此，通信電源的配置必須科學(xué)、合理、規(guī)范。隨著當(dāng)今時(shí)代電子科學(xué)技術(shù)的不斷更新，社會(huì)的不斷進(jìn)步，移動(dòng)通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。它的準(zhǔn)確程度，將直接影響到電源系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)。

1.移動(dòng)電源工作原理

移動(dòng)電源不是一次性設(shè)備，它可以反復(fù)使用數(shù)百次以上。所以當(dāng)移動(dòng)電源電能使用完后，我們必須給移動(dòng)電源充電。其原理和給手機(jī)充電一樣。連接到5V的USB 電腦接口或USB 充電器上即可給移動(dòng)電源充電。所以移動(dòng)電源內(nèi)部還必須有充電管理系統(tǒng)。充電管理系統(tǒng)能根據(jù)鋰電的電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流。過(guò)程有：預(yù)充，恒壓充電，和浮充充電等。

2.移動(dòng)通信終端產(chǎn)品鋰離子電源管理的原理及設(shè)計(jì)

鋰離子電源管理的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)鋰離子電池的特性來(lái)進(jìn)行的。鋰離子電池的安全性能及供電性能主要體現(xiàn)在其充放電參數(shù)的控制上。圖1為鋰電池電源管理原理圖。該圖由控制芯片和外圍電路組成。接下來(lái)，我們就圖1從鋰電池放電、充電兩個(gè)方面來(lái)探討如何實(shí)現(xiàn)鋰電池的管理。

2.1移動(dòng)電源電路圖和PCB原理圖

以下圖中包含移動(dòng)電源原理、常見電路圖和pcb原理圖，可以使你對(duì)移動(dòng)電源有直觀和清晰的認(rèn)識(shí)。充電管理電路在對(duì)鋰電池進(jìn)行充電時(shí)，更是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，既要保證鋰電池能夠充滿，又要保證鋰電池的性能，最重要的是要保證鋰電池不能過(guò)充。如果鋰電池在充電過(guò)程中充電電流過(guò)大，或充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的氧氣來(lái)不及被消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著降低。

系統(tǒng)就會(huì)在設(shè)定好的參數(shù)下完成一系列工作。尤其注意的是不要在工作中對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，容易造成系統(tǒng)沖突而影響工作穩(wěn)定性，LP3970將多個(gè)系統(tǒng)整合到一個(gè)設(shè)備中，大量系統(tǒng)級(jí)模塊的整合協(xié)作簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，同時(shí)能在極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)位上提供高精密度的產(chǎn)品。

2.2移動(dòng)電源目標(biāo)市場(chǎng)

手機(jī)市場(chǎng)：擁有手機(jī)的用戶是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)主力，由于手機(jī)的電池持續(xù)供電有限性，越來(lái)越多的PDA多功能手機(jī)耗電量加大等等，移動(dòng)電源最終將成為手機(jī)時(shí)尚一族的必備品。

旅游市場(chǎng)：戶外自助游、商務(wù)人士外出，對(duì)通訊、攝像、音樂(lè)、娛樂(lè)等應(yīng)用功能隨時(shí)隨地有需求，在旅途過(guò)程中的持續(xù)供電成為共有的瓶頸。

配套市場(chǎng)：新型的大功率手機(jī)、移動(dòng)電視等終端多功能移動(dòng)數(shù)碼產(chǎn)品配套的捆綁銷售。促銷市場(chǎng)：移動(dòng)、聯(lián)通等全國(guó)各地區(qū)的促銷活動(dòng)，以及各種大型會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)會(huì)員市場(chǎng)。

禮品市場(chǎng)：送方便、送時(shí)尚是當(dāng)今禮品市場(chǎng)的主要賣點(diǎn)，移動(dòng)電源不論在功能上還是新意上都涵蓋了禮品的概念。

港口酒店：飛機(jī)場(chǎng)、各類酒店和綜合的各類休閑場(chǎng)所。這幾類地方是手機(jī)用戶出現(xiàn)沒電，對(duì)移動(dòng)電源需求最突顯的幾個(gè)場(chǎng)所。

2.3LP3970的電源管理特性

本系統(tǒng)中使用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS）產(chǎn)品系列中的LP3970，它可作為單獨(dú)的IC使用或用作整個(gè)平臺(tái)解決方案的一個(gè)組成部分，它具有的超低電流模式技術(shù)和超低的電流干擾。LP3970將多個(gè)系統(tǒng)整合到一個(gè)設(shè)備中，大量系統(tǒng)級(jí)模塊的整合協(xié)作簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，同時(shí)能在極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)位上提供高精密度的產(chǎn)品。

在工作中，為了保證直流電源的持續(xù)供電，應(yīng)按照周期對(duì)電池組進(jìn)行更換，此時(shí)則可以利用移動(dòng)電源，完成于變電站蓄電池的并行，因此，可以采用串行接口縮小產(chǎn)品體積，精簡(jiǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)功率，減少電磁干擾，并削減系統(tǒng)成本。

3.移動(dòng)電源各個(gè)組成部分

移動(dòng)電源是一個(gè)集儲(chǔ)電，升壓，充電管理于一體的便攜式設(shè)備。儲(chǔ)電介質(zhì)一般采用鋰電電芯，因?yàn)殇囯婋娦倔w積相對(duì)小巧，容量大，市場(chǎng)流通廣，價(jià)格適中，被廣泛用于數(shù)碼產(chǎn)品。鋰電的電壓在2.7-4.2V 之間，電壓隨著電量的下降而下降。而2.7-4.2V的電壓是不能直接給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電的，因?yàn)閿?shù)碼產(chǎn)品的鋰電電壓也是2.7-4.2V，同電位的電壓之間是不能充電的。所以移動(dòng)電源向外輸出電能是必須要有升壓系統(tǒng)，把2.7-4.2V 的鋰電電壓升壓到5V，這樣就可以給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電了，如手機(jī)，MP4，平板電腦，PSP等。

目前絕大多數(shù)的處理器是用CMOS 工藝制造的。而CMOS電路的總功耗是動(dòng)態(tài)功耗與靜態(tài)功耗之和，當(dāng)電路工作或邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)功耗，未發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)晶體管漏電流會(huì)造成靜態(tài)功耗：

式中C為電容，為開關(guān)頻率，為電源電壓，為漏電流。為動(dòng)態(tài)功耗，為靜態(tài)功耗。在電源管理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，重點(diǎn)是動(dòng)態(tài)功耗。從式中可以看出：降低電壓對(duì)功耗的貢獻(xiàn)是2次方的；降低時(shí)鐘也可降低功耗，但它同時(shí)也降低性能，延長(zhǎng)同一任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間。所以，選擇滿足性能所需的最低時(shí)鐘頻率，在時(shí)鐘頻率和各種系統(tǒng)部件運(yùn)行電壓要求范圍內(nèi)，設(shè)定最低的電源電壓，將會(huì)大量減少系統(tǒng)功耗?；谶@種思想的電源管理方法如圖2所示，它能動(dòng)態(tài)的改變CPU時(shí)鐘，降低處理器的時(shí)鐘頻率。