現(xiàn)代便攜式設備中集成式電源管理的關鍵技術研究.pdf

1、隨著電子技術和集成電路技術的飛速發(fā)展,現(xiàn)代便攜式電子設備已發(fā)展成為一個高度復雜的系統(tǒng)。與之相應,其電源管理也成為設計中不可回避的挑戰(zhàn)。面對便攜式系統(tǒng)性能日趨高端化和多樣化,而電源預算及對其功耗、熱損和體積的限制卻愈趨緊縮的矛盾,對于系統(tǒng)電源的整體性能水平、轉(zhuǎn)換效率、電壓和能量的調(diào)度管理能力和應對市場快速開發(fā)的能力都提出了更高要求,這就使得提出與構(gòu)成一個適應現(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

2、上述需求,對高性能集成式電源管理系統(tǒng)及相關的關鍵技術問題展開研究,并給出相應的解決方案。
　　 為使系統(tǒng)能感知電池特點并控制其以最優(yōu)方式充放電和工作,以最大限度地延長便攜式系統(tǒng)電池的工作時間,論文通過發(fā)展能耗感知技術,使電源系統(tǒng)在電池運行時間、兼容性、體積和有效的熱量管理之間取得最佳平衡,并實現(xiàn)全方位全過程的能量控制與管理,在采用開關型拓撲實現(xiàn)高效率智能化充電控制的同時采取可編程輸入電流限流策略并引入輸入電流限流環(huán)路以適應從墻上

3、適配器到USB端口供電的需求。提出一種基于負載優(yōu)先的負載分配原則在保證設備正常工作的同時可利用多余能量給電池充電,同時降低電池的充放電頻率,以延長電池的使用壽命。
　　 針對現(xiàn)代便攜式設備的電源系統(tǒng)既要充分考慮處理器性能和設備的需求,又對系統(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關變換技術,其中對標稱輸出支路提出一種具有無縫切換功能的升降壓變換技術,可以有效延長電池供電時間。對于更低電壓輸出支路則創(chuàng)新地采用了模

4、塊化設計的模擬電流模式開關變換器,提高了設計兼容性。此外,發(fā)展了動態(tài)電壓調(diào)整和能量分配技術,在不同負載條件下分別引入連續(xù)、斷續(xù)以及開環(huán)控制的多模式控制,實現(xiàn)了全負載范圍內(nèi)的高效率,并引入線性-非線性混合控制提高了負載跳變的瞬態(tài)響應。
　　 同時,針對電流模式開關電源控制中電流檢測損耗大的問題,提出了基于Gm-C濾波器的自校準無損電感電流檢測技術,主要實現(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的設計,并