动态电源管理，实现更快速、更高效的电池充电

概述：
引言
随着对于新兴便携式设备（例如：平板电脑和智能电话等）需求的快速增长，在如何提高电池供电型系统性能方面出现了许多新的挑战。电池管理系统必须能够智能 地支持不同类型的适配器和电池化学成份，并且必须拥有高效的快速充电能力。与此同时，提供良好的用户体验也非常重要，例如：系统瞬间开启、更长的电池使用 时间以及快速充电等。本文将讨论如何通过动态电源管理（DPM）实现快速电池充电和提高电池充电性能。DPM帮助避免系统崩溃，并可最大化适配器的可用功 率。它可以基于输入电流或者输入电压，或者与电池补充供电模式一起组合使用。本文还会介绍一些延迟电池使用时间的重要设计考虑。

锂离子（Li-Ion）电池对于便携式设备不断增长的电力需求来说是一种理想选择，因为它拥有非常高的能量密度。今天，一部10英寸屏幕的平板电 脑，通常会使用一块6到10Ah容量的电池组来提供更长的工作时间。利用高容量电池，便携式设备便可拥有快速、高效的充电能力，从而实现良好的用户体验。 另外，平板电脑还要求具备其它一些功能，例如：优异的散散热性能和瞬间开机的能力（即使在电池被深度放电的情况下）。这些要求带来了许多技术挑战。一个挑 战是，如何在不使电源崩溃的同时，最大化电源的可用功率，以高效和快速地对电池充电。另一个挑战是，如何在系统工作的同时对深度放电的电池进行充电。最后 一个挑战是，如何延迟电池使用时间和提高散热性能。

动态电源管理（DPM）
如何最大化可用功率，对电池进行快速、高效的充电？所有电源都其输出电流或者功率限制。例如，高速USB（USB 2.0）端口的最大输出电流限定在500mA，而超高速USB（USB 3.0）端口的最大输出电流为900mA。如果系统的功率需求超出电源能够提供的功率，则电源会崩溃。电池充电时，如何在使功率输出最大化的同时防止电源 崩溃呢？下面，我们介绍3种控制方法：基于输入电流的DPM，基于输入电压的DPM，以及与电池补充供电模式一起使用的DPM。

基于输入电流的DPM
图1显示了使用DPM控制的高效开关模式充电器。MOSFET Q2及Q3与电感器L组成了一个同步开关降压型电池充电器。使用一个降压转换器，可确保有效转换适配器的输入功率，以实现更快速的电池充电。MOSFET Q1用作一个电池反向阻塞MOSFET，用于防止电池到输入的漏电流通过MOSFET Q2的体二极管。另外，它还起到一个输入电流检测器的作用，以监测适配器电流。

MOSFET Q4用于主动监测和控制电池充电电流，以实现DPM功能。当输入功率足以支持系统负载和电池充电时，使用理想的充电电流值ICHG来对电池充电。如果系统 负载（ISYS）突然增加且其总适配器电流达到限流设置（IREF），则输入电流调节环路主动调节，并使输入电流保持在预定义IREF输入基准电流上。给 予更高的优先权为系统供电，以让其达到最高性能，并同时降低充电电流，这样便可实现上述目标。因此，我们始终可以在输入功率电源不崩溃的同时最大化输入功 率，并且让可用功率动态地在系统和电池充电之间共用。
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