現(xiàn)代便攜式設(shè)備中集成式電源管理的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備已發(fā)展成為一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)。與之相應(yīng),其電源管理也成為設(shè)計(jì)中不可回避的挑戰(zhàn)。面對(duì)便攜式系統(tǒng)性能日趨高端化和多樣化,而電源預(yù)算及對(duì)其功耗、熱損和體積的限制卻愈趨緊縮的矛盾,對(duì)于系統(tǒng)電源的整體性能水平、轉(zhuǎn)換效率、電壓和能量的調(diào)度管理能力和應(yīng)對(duì)市場(chǎng)快速開(kāi)發(fā)的能力都提出了更高要求,這就使得提出與構(gòu)成一個(gè)適應(yīng)現(xiàn)代便攜式系統(tǒng)需要的高性能集成式電源管理系統(tǒng)顯得十分必要。
　　 論文針對(duì)

2、上述需求,對(duì)高性能集成式電源管理系統(tǒng)及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)研究,并給出相應(yīng)的解決方案。
　　 為使系統(tǒng)能感知電池特點(diǎn)并控制其以最優(yōu)方式充放電和工作,以最大限度地延長(zhǎng)便攜式系統(tǒng)電池的工作時(shí)間,論文通過(guò)發(fā)展能耗感知技術(shù),使電源系統(tǒng)在電池運(yùn)行時(shí)間、兼容性、體積和有效的熱量管理之間取得最佳平衡,并實(shí)現(xiàn)全方位全過(guò)程的能量控制與管理,在采用開(kāi)關(guān)型拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)高效率智能化充電控制的同時(shí)采取可編程輸入電流限流策略并引入輸入電流限流環(huán)路以適應(yīng)從墻上

3、適配器到USB端口供電的需求。提出一種基于負(fù)載優(yōu)先的負(fù)載分配原則在保證設(shè)備正常工作的同時(shí)可利用多余能量給電池充電,同時(shí)降低電池的充放電頻率,以延長(zhǎng)電池的使用壽命。
　　 針對(duì)現(xiàn)代便攜式設(shè)備的電源系統(tǒng)既要充分考慮處理器性能和設(shè)備的需求,又對(duì)系統(tǒng)能耗有苛刻限制的狀況,發(fā)展與完善了多電壓輸出高效率直流開(kāi)關(guān)變換技術(shù),其中對(duì)標(biāo)稱輸出支路提出一種具有無(wú)縫切換功能的升降壓變換技術(shù),可以有效延長(zhǎng)電池供電時(shí)間。對(duì)于更低電壓輸出支路則創(chuàng)新地采用了模

4、塊化設(shè)計(jì)的模擬電流模式開(kāi)關(guān)變換器,提高了設(shè)計(jì)兼容性。此外,發(fā)展了動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整和能量分配技術(shù),在不同負(fù)載條件下分別引入連續(xù)、斷續(xù)以及開(kāi)環(huán)控制的多模式控制,實(shí)現(xiàn)了全負(fù)載范圍內(nèi)的高效率,并引入線性-非線性混合控制提高了負(fù)載跳變的瞬態(tài)響應(yīng)。
　　 同時(shí),針對(duì)電流模式開(kāi)關(guān)電源控制中電流檢測(cè)損耗大的問(wèn)題,提出了基于Gm-C濾波器的自校準(zhǔn)無(wú)損電感電流檢測(cè)技術(shù),主要實(shí)現(xiàn)了其中Gm-C電路低失調(diào)、寬輸入共模范圍、高輸出阻抗以及可編程跨導(dǎo)的設(shè)計(jì),并