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四面围攻：打通锂电池供电设计的各个环节 作者：songzhige 时间：2013-11-13 来源：电子产品世界 最近几年，使用电池供电的小型设备发展迅速，例如：平板电脑、掌上游戏机、视频播 放器、数字相框等。一般而言，这些设备都使用可再充锂离子 (Li-Ion) 电池作为电源。本文 将从四个方面，讨论的使用锂电池供电中的电压转换电路、锂电池保护电路，电池电量管理 电路及锂电池充电电路的一些电路设计的方方面面 第一方面：摸清锂电池的供电转换电路的来龙去脉 锂电池电压源经常与负载不兼容，需要在电源和负载之间放置一个缓存器，以调节或控 制电压和电流。这种电源稳压器一般有线性稳压器和开关电源稳压器 1：有人爱用低压差线性稳压器(LDO) 便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电，还是由电池组供电， 工作过程中，电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为 4.2V， 放完电后的电压为2.3V，变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电压变化的影响， 还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变，几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。 小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声)，以免影响电子设备正常工作。为 了满足精密电子设备的要求，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源电压恒定和实 现有源噪声滤波 线性稳压器内部基本上具备三个主要的部件：一个运算放大器、一个参考电压源和一个 功率晶体管，如图1。线性稳压器的主要目的是提供一个比输入电压量更低的恒定而精确的 输出电压。 图1 所有低压差线性稳压器(LDO)的一个共同特性是其在负载电流需求发生变化之后需要一 定的时间去“校正”输出电压。除基本功能外，线性稳压器还经常提供其他功能：过电流保 护、过热保护和极性反相保护等。 低压差线性稳压器(LDO)的突出优点是具有最低的成本，最低的噪声和最低的静态电流。 它的外围器件也很少，如图2通常只有一两个旁路电容。 图2 一般地，在这种线性稳压器，所有线性稳压器的一个共同特性是其在负载电流需求发生 变化之后需要一定的时间去“校正”输出电压。 常用线性稳压芯片：AMS1117, MPC1702, ADM666，LM3480，MC78PC30 ，TPS76801Q，AS2810， NCV4949 2.现在流行用开关稳压器 有人叫它调节器、稳压源。从自动控制理论中我们知道，当电压 上升的时候通过负反 馈把它降低，下降的时候就把它升上去，这样形成了一个控制环路。如图3 中方框是 下降 的时候就把它升上去，这样形成了一个控制环路。如图中方框是 PWM (脉宽控制方式 )，当 然还有其他如： PFM(频率控制方式 )、移相控制方式等。 图3 这种开关型芯片根据不同的应用电路，分为降压型，升压型，升降压型 我们以降压转换器为例，这种芯片是基于电感的开关电源转换器，用来逐步降低输入电 源电压为量级较低的输出电压。降压转换器用过很多名字：降压转换器，DCDC转换器和斩 波器等。不管叫什么名字，所有出售的转换器中有80%至90%都是基于电感的衍生的降压开 关转换器。 图4 如图4是一个简化的降压开关电源，为了方便路分析先不加入反馈控制部。各个器件的 作用：①输入电容器 (C1) 用于使输入电压平稳②输出电容器 (C2) 负责使输出电压平 稳;③箝位二极管 (D1) 在开关路时为电感器