引言：要想繼續(xù)保持較長(zhǎng)的電池壽命，就必須改善設(shè)備的電源管理設(shè)計(jì)，更加注重如何將多種必要的電源管理功能集成到一項(xiàng)技術(shù)中，同時(shí)又不犧牲技術(shù)性能。基于smart mirror專(zhuān)有架構(gòu)的電源管理子系統(tǒng)ic就實(shí)現(xiàn)了一種系統(tǒng)級(jí)電源管理方法。

    電池技術(shù)的進(jìn)步以及業(yè)界對(duì)具有低工作電壓的多電源域的需求正在對(duì)便攜式電子設(shè)備的電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出一些新的要求。

    在為手機(jī)、便攜式媒體播放器等電子設(shè)備中增加新功能時(shí)，要想繼續(xù)保持消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣的待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)度，就必須改善設(shè)備的電源管理設(shè)計(jì)。隨著多媒體音頻、視頻和游戲功能的日益普及，不可避免地導(dǎo)致系統(tǒng)電池消耗增大。用戶(hù)并不會(huì)注意到這些影響，所以制造商有責(zé)任延長(zhǎng)設(shè)備(例如手機(jī))的待機(jī)時(shí)間，使其與上一代產(chǎn)品相當(dāng)。

    在電池的化學(xué)特性方面，大多數(shù)用戶(hù)和專(zhuān)業(yè)移動(dòng)應(yīng)用都選擇鋰離子或鋰聚合物這類(lèi)基于鋰技術(shù)的電池，因?yàn)檫@類(lèi)電池不但容量特性出色，而且能提供3.3v到4.2v的終端電壓范圍。為了最大程度地延長(zhǎng)工作時(shí)間，ic電源電壓一直呈下降趨勢(shì)。

    圖1：da9025電源管理芯片。

    傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)人員可以在多個(gè)不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的各種低集成度電源管理部件現(xiàn)貨中進(jìn)行選擇，因而產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度很快。但隨著系統(tǒng)日益復(fù)雜，需要控制的地方越來(lái)越多，例如，通過(guò)關(guān)閉不用的功能以?xún)?yōu)化電源效率，或者在同一塊ic上運(yùn)行多電源時(shí)確保正確而穩(wěn)定的操作。

    復(fù)雜性提高更使得系統(tǒng)需要具備基本的電壓產(chǎn)生和調(diào)節(jié)功能�？赏ㄟ^(guò)給已用的部件增加額外元件來(lái)滿(mǎn)足這些要求，但這樣做難免會(huì)增加成本，更重要的是在很多情況下這會(huì)增大pcb面積。

    因此必須更加注重如何將多種必要的電源管理功能集成到一項(xiàng)技術(shù)中，同時(shí)又不犧牲技術(shù)性能。例如，典型的手持設(shè)備中包含一塊鋰電池、主功能控制處理器、存儲(chǔ)器、外設(shè)(如顯示器)、內(nèi)存擴(kuò)展(sd或mmc卡等)，以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或傳感器接口等模擬功能。

    這種系統(tǒng)需具備多個(gè)不同的電源域，因?yàn)椴煌δ軌K有不同的電源要求。處理器通常需要兩個(gè)電源，低壓用于內(nèi)核以減小功耗，高壓用于連接其他設(shè)備。模擬功能需要較高的電源電壓，以保證足夠的工作余量或提供強(qiáng)大的輸出驅(qū)動(dòng)，而且由于顯示器尺寸和復(fù)雜度不斷增大，顯示驅(qū)動(dòng)也需要更高的電壓。

    除了供電問(wèn)題之外，設(shè)計(jì)人員還需要考慮以下問(wèn)題：

    系統(tǒng)怎樣上電：僅用一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)就足夠還是需要電子方法上電，例如傳感器電路的輸出或報(bào)警信號(hào)；上電部件如何與控制器接口(典型的例子是兼具電源和其他功能的雙功能按鍵)?

    當(dāng)電池電壓超出正常范圍內(nèi)時(shí)(電壓過(guò)高和電壓過(guò)低)會(huì)發(fā)生什么情況？不同電源如何排序？存在多電壓域時(shí)需要最先激活電壓最高的電源以避免ic死鎖。數(shù)據(jù)保持或休眠功能是否需要不間斷電源？如何在不取掉電池的情況下關(guān)斷系統(tǒng)？

    解決以上這些問(wèn)題可利用諸如上電復(fù)位(por)電路、電池監(jiān)控ic和pld等標(biāo)準(zhǔn)部件，不過(guò)這給系統(tǒng)增加了元件，使成本提高，而且占用更多的pcb面積。

    從系統(tǒng)級(jí)角度考慮有助于在ic中集成更強(qiáng)大的功能。為了實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)級(jí)電源管理方法，dialog semiconductor設(shè)計(jì)了一系列電源管理子系統(tǒng)ic。

    這些ic的種類(lèi)范圍從簡(jiǎn)單的單一功能器件，例如低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器(ldo)或開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，到具備所有功能的精密復(fù)雜的soc電源管理ic。da9025就是其中一款，該器件能為鋰電池供電的便攜式應(yīng)用提供核心功能。芯片內(nèi)采用高效電路以便最大程度延長(zhǎng)電池壽命，其核心功能(見(jiàn)圖1)是一個(gè)高效降壓變換器和5個(gè)低靜態(tài)電流、低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器，采用dialog semiconductor公司的smart mirror專(zhuān)有架構(gòu)。

    da9025直接與一個(gè)電池組連接，無(wú)論是否帶有控制器都能工作，而且能提供一種產(chǎn)生和控制多種系統(tǒng)電源的方法，主要針對(duì)采用單一鋰離子電源的便攜式應(yīng)用。在最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中采用適當(dāng)?shù)碾姵仉妷夯蚴鼓苄盘?hào)就能啟動(dòng)器件，激活所有穩(wěn)壓器。

    da9025會(huì)持續(xù)工作，直到用戶(hù)使用onkey管腳關(guān)斷器件，或者發(fā)生錯(cuò)誤狀況，例如電池電壓過(guò)低等。也可以將器件連接到一個(gè)微控制器，通過(guò)專(zhuān)用管腳進(jìn)行簡(jiǎn)單控制，或通過(guò)i2c總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制。

    da9025中包含4個(gè)低壓差穩(wěn)