手持电子装置用的电源和管理IC

2006-05-07 15:49:47来源: 电子产品世界

Motorola公司MC34280电源集成电路提供两个升压稳压输出和电源管理监控功能。两个稳压器都采用脉冲频率调制(PFM),主升压稳压器输出可从2.7到5V外调节。内部同步整流于保证高效率(可达87%)。辅助稳压器可配置提供宽范围正电压(可用于LCD对比电压),此电压可由外部电位器或微处理器调节,调节范围从+5V到+25V。

MC34280是为电池供电的手持装置设计的。它个有低启动电压(1V)和低静态电流(35μA),特适合1到2节AA/AAA电池工作。监控功能包括:低电池检测,CPU上电复位和备用电池控制。应用包括:数字编制器和数字字典,个为数字助理(PDA),双输出电源(用于MPU,Logic,Memory,LCD)和手持电池供电装置(1~2节AA/AAA电池)。

脉冲频率调制

MC34280两个稳压器都采用PFM。在这种开关转换方法中,当反馈电压低于内部基准电压时开始每个周期。这通常由内部比较器执行。随着周期开始,低端开关(图1中的M1)导通(固定导通时间为Ton)除非电流限制比较器感测线圈电流达到其预设定限值。后种情况出现时,M1立即关闭。所以Ton定义为M1最大导通时间。当M1导通时,线圈电流直线上升,把能量存储在线圈中。在M1刚好关闭之后,同步整流器(如辅助稳压器的肖特基二极管)导通使线圈电流对输出电容器充电。所提供的线圈电流达不到时,每个开关周期给出固定量能量到电容器。所以负载越高,为电容器取出的能量(电荷)就越大,而如同输出电压需要稳定,供给电容器需要较大的电荷量,这意味着需要开关频率增加,反之亦然。

主稳压器

图2示出主稳压器简化框图。精密偏置电流Iref由V1变换器和外部电阻器Rlref产生:

Iref=0.5 / RIref (A)

偏置电流用于的呢内部电流偏置以及设置VMAIN值。对于后一种应用,Iref加倍并做为电流源馈入引脚1。在引脚1和引脚32之间连接外电阻器RMAINb,在两个引脚之间产生恒定电平偏移。在闭环工作时,引脚1上的电压(即输出反馈电压)需要调整内部基准电压电平1.22V。所以跨接在引脚1和引脚32上的δ电压(可用RMAINb调节)确定主输出电压。假若反馈电压降低1.22V,则内部比较器置开关转换周期开始,所以,可由下式计算VMAIN

VMAIN1.22+RMAINb / RIref (V)

从上述方程可见,尽管VMAIN可由RMAINb和RIref比调节,但建议RIref保持480K。改变RMAINb值将改变内部偏置电流,这将影响最大导通时间(TON1)和最小关闭时间(TOFF1)的定时功能。TON1TOFF1与RIref的关系式为:

TON1=1.7×10-11×RIref (S)

TOFF1=6.4×10-12×RIref (S)

辅助稳压器

辅助稳压器是一升压稳压器,采用PFM方法提高效率和降低静态电流。内部电压比较器(图3中的COMP1)检测什么时间引脚VAUXFBN上的电压降到到低于引脚VAUXBP上电压。然后内部功率BJT固定导通时间导通(或达到内部电流限制为止)并使线圈电流能建立起来。随着BJT的关闭,线圈电流将流经外部肖特基二极和输出电容器充电。在一固定最小关闭时间之后,若电压比较器输出为高态,则开始下一开关转换周期。VAUX稳压电平由下式确定:

VAUX=VAUXFBP·(1+RAUXb / RAUXa) (V)

最大导通时间TON2和最小关闭时间TOFF2为:

TON2=1.7×10-11×RIref (S)

TOFF2=6.4×10-12×RIref (S)

两个稳压器的电流限制

在图2和图3中,感测器件(感测FET或感测BJT)在低端开关导通时给出取样线圈电流。取样电流流经感测电阻,产生感测电压。阈值检测器(图2和图3中的COMP2)检测感测电压是否高于预置电平。假若检测到超过预置电平,则检测器输出使触发器复位,开关关闭低端开关,而开关只在下一个周期开始才导通。

下面说明一下MC3480管理功能

低电池检测

低电池检测单元实际上是一个电压比较器。若外部引脚LOWBATSEN电压低于0.85V内部基准电压,则引脚LOWBAT为低态,若外部引脚LOWBATSEN电压恢复到大于1.1V,则LOWBAT变为高态。从图1可见,用外部电阻器BLBa和RLBb,可根据下列方程调节低电池检测的阈值:

VLOBAThigh=1.1×(1+RLBa / RLBb) (V)

VLOBATlow=0.85×(1+RLBa / RLBb) (V)

上电复位

在电池插入后,上电复位单元接受外部有效高态使能信号激励MC38280。在启动期间,使能内部启动电路增压VAMIN到一定的电压电平,此电平是由用户确定的VMAIN输出电平减去0.15V补偿。然后,内部上电复位信号禁止激励主稳压器和辅助稳压器。同时,启动电路关闭。上电复位单元也开始以精确恒流电流对连接在引脚PDELAY和地之间的外部电容充电。当PDELAY引脚电压达到内部设置阈值时,引脚PORB将变高态,唤醒微处理器。

备用电池控制

由内部电源开关提供的备用通导通路可由内部逻辑或微处理器控制。假若LIBATCI是低态,则由内部逻辑控制的开关当电池去掉和VMAIN降到低于LIBATIM100mV以上时便导通,而当电池插四时开关返回到关闭状态。若LIBATCL为高态,则开关通过LIBATON由微处理器控制。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2096.html
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