【導讀】本文討論動態(tài)電源路徑管理 (DPPM)，這是當今常用的電源管理方案。 DPPM 控制環(huán)路根據(jù)輸入源電流的容量和負載電流的水平動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，以獲得給定源和系統(tǒng)負載的短充電時間。借助 DPPM，即使使用深度放電的電池，一旦應用輸入源，系統(tǒng)也可以立即獲得電源。還討論了系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)方法。
本文討論動態(tài)電源路徑管理 (DPPM)，這是當今常用的電源管理方案。 DPPM 控制環(huán)路根據(jù)輸入源電流的容量和負載電流的水平動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，以獲得給定源和系統(tǒng)負載的短充電時間。借助 DPPM，即使使用深度放電的電池，一旦應用輸入源，系統(tǒng)也可以立即獲得電源。還討論了系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)方法。
動態(tài)電源路徑管理概述
在移動設備中，充電器 IC 用于在使用外部電源時對電池進行充電。移動設備的系統(tǒng)負載可以由電池、輸入源或兩者供電，具體取決于電池和系統(tǒng)負載連接。為了控制這種電源選擇，需要一種電源管理方案。
動態(tài)電源路徑管理（DPPM）是移動應用中的電源路徑管理方案。圖 1 顯示了 DPPM 的基本功率級結構。
圖 1：NVDC 電源路徑管理結構
在 DPPM 中，系統(tǒng)負載連接到系統(tǒng)總線 (VSYS)。 VSYS 可以通過電池 FET 從電池供電，或者通過DC/DC 轉換器 或低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器從輸入源供電。當輸入源不可用時，電池 FET 完全導通，因此電池為系統(tǒng)負載供電。
當應用輸入源時，VSYS 由輸入 DC/DC 轉換器或 LDO 調(diào)節(jié)。同時，VSYS 通過電池 FET 向電池提供充電電流。該充電模式優(yōu)先給系統(tǒng)負載供電，剩余電量用于充電。根據(jù)輸入源能力和系統(tǒng)負載水平動態(tài)調(diào)整充電電流，以獲得短充電時間。
在上述充電過程中，如果系統(tǒng)負載超過輸入源的功率能力，VSYS將會下降。一旦 VSYS 下降到 DPPM 閾值，DPPM 控制環(huán)路就會激活并自動降低充電電流，以防止 VSYS 進一步下降。這個過程也稱為DPPM模式。
DPPM 模式的工作原理
在 DPPM 模式下，如果充電電流減小至零，并且系統(tǒng)負載仍超過輸入功率能力，VSYS 會繼續(xù)下降。一旦 VSYS 降至電池電壓 (VBAT) 以下，電池就會通過電池 FET 為 VSYS 供電。這稱為補充模式。在補充模式下，輸入源和電池同時為系統(tǒng)供電。
在進入補充模式之前，如果電池 FET 處于線性模式（未完全導通，例如當 VBAT < VSYS_MIN + DV 時，或在啟動瞬態(tài)期間），為了確保進出補充模式的平滑過渡，理想的二極管模式更適合控制電池 FET，例如 MP2624A 中的那種。
在理想二極管模式下，電池 FET 作為理想二極管運行。當系統(tǒng)電壓比電池電壓低 40 mV 時，電池 FET 開啟并調(diào)節(jié)電池 FET 的柵極驅動器。電池 FET 的壓降 (VDS) 約為 20 mV。隨著放電電流的增加，電池 FET 獲得更強的柵極驅動和更小的導通電阻 (RDS)，直到電池 FET 完全導通。當放電電流變低時，理想二極管環(huán)路會產(chǎn)生較弱的柵極驅動和較大的 RDS(ON)，以在電池和系統(tǒng)之間保持 20 mV 的差異，直到電池 FET 關閉。
DPPM 模式下的 VSYS 調(diào)節(jié)可以根據(jù)系統(tǒng)要求靈活調(diào)整。如果從輸入到系統(tǒng)的前端轉換器是 LDO，則可以將 VSYS 設置為特別有利于系統(tǒng)要求的水平。例如，MP2661 的 VSYS 為 4.65V，MP2660 的 VSYS 為 5.0V。
如果從輸入到系統(tǒng)的前端轉換器是DC/DC轉換器，VSYS通常設置為跟隨電池電壓以提高效率。這通常稱為窄電壓直流 (NVDC)。
充電器 IC 中 DPPM 控制的優(yōu)勢
DPPM控制的優(yōu)點是：
一旦應用輸入源，無論電池是否耗盡，系統(tǒng)都會立即獲得電力。
充電電流根據(jù)輸入源和系統(tǒng)負載動態(tài)調(diào)整，以實現(xiàn)短的充電時間。
DPPM控制的局限性在于確保不同操作模式之間的平滑過渡很復雜。通常，電池 FET 控制需要 VSYS 環(huán)路、理想二極管環(huán)路、充電電壓和充電電流環(huán)路。
通過 DPPM 控制，即使電池電量耗盡，系統(tǒng)也可以在輸入源接通后立即獲得電源。具有 DPPM 控制功能的充電器 IC還可以優(yōu)化充電電流，以充分利用輸入源電流能力。雖然DPPM的控制比較復雜，但DPPM廣泛應用于需要電源選擇的充電器IC中。這些充電器 IC 包括 MP2624A 和 MP2660。
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