超低壓電源供電的便攜式電子產(chǎn)品電源管理系統(tǒng)的設(shè)計和研究.pdf

1、當(dāng)前，能源短缺使得節(jié)能和新能源的研究受到越來越多的關(guān)注，而便攜式電子產(chǎn)品的的發(fā)展及其功能的不斷提升更對電源技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)，包括更低的電壓和功耗水平，以及便于補充能量等，這就使太陽能電池和微型燃料電池等新能源進入人們的視野。為促進它們在便攜電子產(chǎn)品的應(yīng)用，超低電壓啟動及驅(qū)動等問題成為亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵。
　　 基于上述背景，本文提出一種適用于超低壓電源便攜式電子產(chǎn)品的電源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以太陽能電池或者微型燃料電池等超低壓電壓源

2、作為輸入，把輸入的不穩(wěn)定的低壓轉(zhuǎn)化成合適的穩(wěn)定電平，給便攜式產(chǎn)品的充電器提供電源，對便攜式產(chǎn)品的鋰電池進行充電。在有電網(wǎng)覆蓋的地方，系統(tǒng)又可以作為一個通用的充電器，以USB接口等外部穩(wěn)壓電壓源對便攜式產(chǎn)品的鋰電池進行充電。
　　 所提出的系統(tǒng)主要由兩部分組成，第一部分是能夠把太陽能電池或者燃料電池等提供的較低且不穩(wěn)定的輸入電壓，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定輸出的超低壓Boost轉(zhuǎn)換器；第二個是為便攜式產(chǎn)品的電池充電的鋰電池充電管理器。兩個子系統(tǒng)既

3、可以組合起來構(gòu)成一個完整的多功能便攜式產(chǎn)品充電管理系統(tǒng)，也可以分別單獨應(yīng)用。
　　 本文首先針對低壓輸入的條件，提出了一個分階段雙端切換供電的低壓Boost系統(tǒng)方案。與常規(guī)Boost系統(tǒng)相比，本文提出的系統(tǒng)增加了低壓啟動模塊，實現(xiàn)了低輸入電壓時系統(tǒng)的正常啟動。在控制策略上，系統(tǒng)采用了峰值電流的控制方式，并進行了環(huán)路補償，實現(xiàn)了快速響應(yīng)和高精度控制。然后，論文給出了一個線性鋰電池充電控制器的設(shè)計。此控制器可以以Boost電路的輸出

4、作為輸入，構(gòu)成低壓充電管理系統(tǒng)；也可兼容USB等直流電壓源作為輸入。該控制器具有應(yīng)用電路簡單，具備過溫、過流保護功能，充電時間和充電電流可編程等特點。
　　 本文設(shè)計的低壓Boost控制器在TSMC0.35μm工藝下進行了設(shè)計和仿真；鋰電池線性充電控制器則在1.5μm BCD工藝下進行了系統(tǒng)仿真和流片，仿真和測試的結(jié)果驗證了系統(tǒng)的設(shè)想，系統(tǒng)能夠在超低壓的條件下啟動并正常工作，系統(tǒng)自身的充電器能夠充電過程的精確控制和對電池的保護。