解析充電IC中的功率管理策略：動(dòng)態(tài)路徑管理

今天MPS小編要和大家聊一聊充電IC中的功率管理策略：動(dòng)態(tài)路徑管理

動(dòng)態(tài)路徑管理可以根據(jù)輸入電源的能力和負(fù)載電流的水平動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)充電電流，從而在保證系統(tǒng)用電優(yōu)先的情況下盡可能的縮短充電時(shí)間。另外，動(dòng)態(tài)路徑管理還可以保證當(dāng)電池過(guò)度放電的狀態(tài)下，輸入電源插入后系統(tǒng)能夠立即啟動(dòng)。

在可充電的移動(dòng)設(shè)備中，充電IC是一個(gè)必不可少的元器件?；陔姵睾拖到y(tǒng)負(fù)載之間的連接方式的不同，系統(tǒng)負(fù)載可以由輸入電源供電，也可以由電池供電，或者由兩者同時(shí)供電。那么電池IC就必須具備功率管理功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載功率來(lái)源的選擇。

窄范圍直流電壓（Narrow Voltage DC, 簡(jiǎn)稱(chēng)NVDC）動(dòng)態(tài)路徑管理

NVDC動(dòng)態(tài)路徑管理是目前移動(dòng)設(shè)備中普遍采用的功率管理策略之一。如圖1所示，系統(tǒng)負(fù)載直接接在系統(tǒng)母線(xiàn)VSYS上，系統(tǒng)負(fù)載可以由電池通過(guò)Battery FET直接供電，或者由輸入電源通過(guò)前端的DC/DC供電。

圖1

當(dāng)輸入電源沒(méi)有接入時(shí)，Battery FET被完全打開(kāi)，電池直接給系統(tǒng)負(fù)載供電。當(dāng)有輸入電源時(shí)，系統(tǒng)母線(xiàn)的電壓由DC/DC調(diào)節(jié)，同時(shí)系統(tǒng)母線(xiàn)通過(guò)Battery FET給電池充電。但是系統(tǒng)負(fù)載具有更高的用電優(yōu)先級(jí)。充電IC會(huì)根據(jù)輸入電源的能力和系統(tǒng)負(fù)載的需求優(yōu)先給系統(tǒng)供電，剩余的功率用來(lái)給電池充電。

圖2

在以上的充電過(guò)程中，當(dāng)總的系統(tǒng)負(fù)載需求（包括電池充電需求）超過(guò)輸入電源的能力時(shí)，系統(tǒng)母線(xiàn)電壓會(huì)下跌，充電IC就會(huì)減少充電電流以保證總的負(fù)載功率不再繼續(xù)增加，從而穩(wěn)定系統(tǒng)電壓不再下跌，維持系統(tǒng)負(fù)載的平穩(wěn)運(yùn)行。

如果在充電電流減少到零之后，輸入電源仍然不能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)載需求，那么系統(tǒng)母線(xiàn)電壓將繼續(xù)下降直到低于電池電壓，此時(shí)電池將通過(guò)Battery FET給系統(tǒng)供電，稱(chēng)之為電池補(bǔ)充供電模式。此時(shí)輸入電源和電池同時(shí)向系統(tǒng)提供功率。

圖3

當(dāng)有輸入電源且電池過(guò)度放電時(shí)，充電IC將會(huì)把系統(tǒng)母線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)在一個(gè)系統(tǒng)負(fù)載允許接受的最小供電電壓值。當(dāng)系統(tǒng)電壓低于特定閾值時(shí)，充電電流將減少。當(dāng)電池反向放電時(shí)，充電IC根據(jù)電池電壓控制Battery FET工作在飽和區(qū)，避免較大的沖擊電流流進(jìn)過(guò)度放電的電池，這種平滑的進(jìn)入和退出電池補(bǔ)充供電模式，通常被稱(chēng)為Battery FET的理想二極管模式。

圖4

在理想二極管模式，電池放電時(shí)Battery FET由于工作在飽和區(qū)在特性上類(lèi)似于一個(gè)二極管。當(dāng)有輸入電源并且系統(tǒng)電壓低于電池電壓特定值（例如40mV）時(shí)，充電IC調(diào)節(jié)Battery FET的柵極將電池和系統(tǒng)電壓之間的壓差控制在特定值（例如20mV，等于一個(gè)理想二極管管壓降）。當(dāng)電池放電電流繼續(xù)增大，Battery FET的柵極電壓升高以減小Battery FET的阻抗，從而保證電池和系統(tǒng)之間壓差維持在設(shè)計(jì)值，直到完全導(dǎo)通。相反地，如果放電電流減小，Battery FET的柵極電壓降低以增大Battery FET的阻抗，從而調(diào)節(jié)電池與系統(tǒng)之間壓差維持在設(shè)計(jì)值。

總結(jié)：

動(dòng)態(tài)路徑管理控制雖然復(fù)雜,不過(guò)具有很多優(yōu)勢(shì)：

首先，無(wú)論電池是否過(guò)放，插入輸入電源后系統(tǒng)電壓能夠立即建立。

其次，能夠靈活的調(diào)節(jié)充電電流使得系統(tǒng)的能量需求能夠優(yōu)先得到保證。