德州儀器完整的行動電源解決方案

行動電源看似非常簡單,就是由一個單節鋰電池、一個升壓轉換器(採用不同的電池電壓,並在輸出端提供5V穩定電壓)和一個連接充電可攜式裝置的USB埠組成。仔細觀察一下典型的行動電源,您可能會發現還有很多其它子系統:顯示電池電量狀態的發光二極體(LED)、在D +/ D-線路上與可攜式設備通訊的裝置,或進行過熱、過電流檢測的故障保護機制。整個系統很快變得複雜起來,許多不同的積體電路(IC)必須共同合作。
TI《在行動電源中實現輸出電流感測和限制以及外掛程式檢測的參考設計(PMP9776)》一文解釋說明了在所有零組件一起工作的情況下,完整行動電源解決方案的工作原理。圖1為原理圖,而圖2展示了形狀因數最佳化的印刷電路板(PCB)。讓我們來看看測試報告中這款參考設計的各方面說明。
 
圖1:PMP9776 TI Design行動電源原理圖
 
圖2:完整的PMP9776 TI Design解決方案尺寸非常小,且極易匹配行動電源的外觀尺寸
行動電源的核心是升壓轉換器,其作用是將電池電壓轉換為用於可擕式設備的5V。參考設計使用高度整合的TPS61236同步升壓轉換器以超過95%的功率向可攜式裝置提供高達2.4A的電源。如此高的功率確保該可攜式裝置可接收幾乎所有的儲能,並盡可能降低行動電源相對應的溫升幅度(由於轉換的功率損耗)。2.5mm×2.5mm規格的積體電路實現了較小的總形狀因數,允許使用容量更大的電池。最後,TPS61236還有定電流(constant current,CC)輸出功能,這在負荷試圖汲取過多電流的行動電源中尤其有用。定電流輸出功能在安全電流條件下保持工作,並防止由其它限流措施造成溫度過高的現象。
管理行動電源子系統的活動對保持電池的能階至關重要,避免將其浪費在內部功能上。該參考設計中包含一個MSP430™微控制器(MCU),其作為內務處理型MCU,用來最佳化行動電源的功耗。當MCU檢測負荷較低時,它會關閉大部分子系統;待機狀態下,行動電源僅消耗22A電量。為防止電池出現高放電電流,MCU會調整限流。當負荷電流發生變化時,MCU還會對輸出電壓做出小幅調整,從而提供一個穩壓良好的輸出。最後,MCU透過其整合的類比轉數位轉換器(ADC)測量電池電壓和溫度。然後,MCU驅動LED來顯示電池電壓並監視溫度,以保持行動電源處於安全工作範圍。
TPS2514A USB充電埠控制器就算在各種USB充電協議下工作,也可調解可攜式裝置的D +/ D-線路,以正確檢測設備,並為設備充電。其採用小型電晶體(SOT)-23封裝,使積體電路具備簡單又實惠的特性,得以完成這重要任務。
如此一來,便實現了一次性完整的行動電源設計,可滿足您的各種需求。查看測試報告瞭解更多詳細資訊、波形和解釋。