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便携式媒体播放器的电源管理:便携式媒体播放器 　　德州仪器　Patrick Heyer 　　最新的市场研究汇报显示，对消费类电子的需求仍然很强劲因为这些消费类电子产品变得越来越小巧轻便且电池使用寿命更长，便携式音频／视频播放器在消费类电子领域日益受到大家的青睐　　不过，消费者对更多功效和更高级性能的需求不停膨胀视频编解码速度更加快的处理器和日益强大的硬盘驱动能力实现了在一个设备中集成音频／视频的功效，即便携式媒体播放器根据压缩比率的不一样，一款含有20GB硬盘的经典高端播放器可存放时长为60～80小时的MPGE视频或时长为500～600小时的MP3音频部分型号还可能含有FM调频功效或数码相机功效　　设计挑战　　不停发展的消费者需求对技术提出了新的挑战音频／视频回放、游戏等功效全部需要高效地使用电池电量设计时尚、小巧、用户友好型器件需要采取极微小的电子和机械集成组件为了尽可能延长工作时间，认真考虑电池的化学特征和容量和电池电量监测功效是至关主要的对功率转换电路的正确选择也决定着电池为系统供电的效率　　器件有着严格的尺寸要求，所以设计人员应在小而薄的封装中采取集成组件，以确保良好的功耗性能。

即使优秀的电源IC能在同一器件上集成数个电源通道，但我们必需了解系统的电源分组，以避免过分集成在复杂的电子系统中，假如全部供电组件全部集中在相同的位置，会造成电源管理器件到实际负载点的线迹过长，从而会造成噪声和散热问题，进而延长开发时间　　创新型处理方案　　一款便携式媒体播放器处理器、内存和显示器需要若干不一样的电压轨和大量的电源电能电池必需得到高效充电和管理，并实现从电池电压到Ic电源电压的高效率转换不然，用于音频的电池使用时间连续16小时和用于视频回放的电池使用时间连续5小时的目标就极难实现　　图1显示了针对便携式媒体播放器的电源子系统锂离子电池充电器能安全正确地给电池再充电，而准确的电池电量监测器件可确定充电状态，并有利于系统最大程度利用任何可用电量数个电源转换器将电池电压转换为所需的系统电压最主要的是为含有显示控制器和背光功效的TFT LCD显示器供电对于内存和其它组件而言，主电源为3．3V电压轨通常需要高达lA的电流而对硬盘而言，3．3V的电源通常由独立的主电源电压轨提供，因为该电压轨由系统单独控制以实现在不需要时将其关闭，所以可节约能耗处理引擎需要部分超低内核电压，1．2V或1．8V即可。

音频必需是含有线性稳压器的稳压输出以过滤开关转换器的噪声　　充电器必需具有管理若干输入源的功效，如电脑和外设的USB端口和AC／DC墙上适配器在适配器引脚上的输入电压额定值高达18V，这不但能避免系统在DC电源线路上出现过压峰值，而且还能使用价格较低的非稳压墙上电源充电IC能够决定进入电池的实际充电电流和系统所用的电流所以，在电池充电和系统运行同时进行的情况下，充电过程也不会出现非正常终止问题上述处理方案实现了动态的电源管理，在系统和电池间合理分配可用的DE输入功率假如系统电流上升，电池充电电流会自动降低，反之亦然这么有利于优化成本，使墙上电源也能满足系统整体对电池和应用的平均用电需要，而不是必需采取满足最严格用电条件的电源　　我们可用电池电量监测计来准确测定剩下电池电量，从而深入改进电池管理这么，处理器就能有效采取低功耗模式，并在需要充电时提醒用户，从而更加好地管理媒体播放器的功耗　　媒体播放器的功率转换关键经过转换DC稳压器来实现我们认为，就稳压工作而言，线性稳压器处理方案含有体积小和成本低等优势但假如电流超出300A，就会因为功耗太高而需要占板很大且价格昂贵的散热片假如输出电流较高且输入至输出的电压差分很大，就会发生这类问题。

假设我们用3．6V的锂离子电池提供1．2V的内核电压，线性稳压器这时的工作效率只有33％，电池电力大部分全部变成散热消耗掉了DC／DC转换器的工作效率实际高达90％以上，其功耗仅为低压降稳压器功耗的一小部分　　图3给出了高效功率转换的实例为了给1．5V 500mA编码器／解码器引擎提供内核电压，我们采取了一款含有FET的高度集成的同时DC／DC转换器，从而实现了最大功率效率，并尽可能地降低了外部组件数采取该处理方案时，无需使用占板较大的散热片相对DC／DC控制器处理方案而言，高度集成的D C／D C转换器采取片上转换FET并实现内部赔偿机制这就是说，设计工程师无须选择外部晶体管，也无须采取昂贵而难用的设计软件来分析赔偿和稳定条件组件选择很方便，我们只需根据产品说明书采取推荐的电感器即可　　图3中的DC／DC降压处理方案显示了节约空间的特征因为集成了开关晶体管，所以电路只需要一个电感器及两个电容器该器件含有独特的控制架构，能够使电源对负载瞬变快速做出反应并保持高精度稳压极高的3MHz开关频率可将电感器尺寸降至仅为1μH，从而能使用高度还不足1mm的芯片电感器该整体解方案能够构建成适合5mm×5mm的应用。

为深入降低功耗，优秀的DC／DC稳压器还提供自动PFM／PWM模式转换功效，在很大负载范围上，全部能最大化转换效率低负载电流运行时，转换器可进入脉冲频率调制模式，而负载电流大干50mA时，脉冲宽度调制控制方案则能对其提供支持　　结语　　消费者期望小型设备能够提供更多功效，且实现更长的工作时间电池技术和低功耗半导体组件的不停发展能够帮助工程师逐步满足上述要求准确监测电池容量有利于充足利用电池全部电力，和高效的功率转换相结合，有利于充足发挥电池的作用我们采取高度集成的电源管理器件，并尽可能降低外部组件数和缩小封装尺寸，这有利于高效利用有限的板级空间，方便集成更多功效，并减小产品尺寸和重量　　注：本文中所包括到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文　　本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文　　。