手机USB供电标准化带动电源管理芯片发展

随着便携消费电子种类和数量增多,五花八门的充电器成了人们最为头痛的问题之一.在消费者需求和政府法规的推动下,手机充电器及接口技术的标准化成为大势所趋.单一的miniUSB接口既用于数据传输又用作供电,成为未来的发展趋势,这也反映在最新电池管理和电源管理芯片中.
“由于MP3、PDA、GPS设备和笔记本电脑大量使用USB接口,兼具数据传输和充电的单一miniUSB接口,是手机未来的发展趋势.这既来源于市场需求,也是中国政府法规的推动.”TI亚洲区高性能模拟产品高级市场营销工程师何信龙指出.
在2006年底,信息产业部正式公布“移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法”通信行业标准,预计将推动手机充电器及接口的标准化进程.何信龙表示,虽然国际大厂可能仍会使用自己的接口,但至少亚洲手机厂商会采用这种标准接口,为产品增加卖点.事实上,已经有一些厂商开始推出这种采用单一miniUSB接口的产品.
TI的单节锂离子电池充电管理芯片BQ24070正是应对这一需求.作为TI高集成度bqTINY-III系列充电与系统电源管理器件的一员,它集成了2A AC电源开关、1.5A充电FET、电流传感器、反向阻断保护和热稳压等电池管理功能.它采用了TI的动态电源路径管理(DPPM)技术,可为系统供电同时独立为电池充电,并根据系统电压动态调节充电电流.何信龙介绍说,它支持单一的miniUSB接口,可自动选择AC Adapter或USB供电,并可根据不同的电源选择不同的充电速率.当电源供应不足,而充电时Wi-Fi、蓝牙和手机电视等功能又需要瞬间大电流时,电池可以补充供电.
何信龙特别强调了DPPM技术的意义.他解释说,随着手机功能越来越多,系统电流越来越大,为了满足充电过程中系统大电流需求,很可能出现充电电流比较小,造成充电管理IC误检测.DPPM保证了正确的充电终止,让系统在没有电池或者失效时运行.这也允许系统在电池深度放电的情况下,通过外部电源立即启动.总之,BQ24070是为了存在AC、USB或电池电源时,为系统持续供电.
尽管目前中低端手机中电源管理单元(PMU)十分盛行,甚至单芯片手机方案中片上集成了电源管理功能,但何信龙认为独立的充电管理芯片仍有生存空间,特别是在一些中高端手机.他表示,有些手机主芯片中集成了充电管理,采用软件方式实现,但外围仍需要成本较贵的MOSFET等器件,考虑到上市时间等因素,有些手机制造商仍然倾向于增加单独的充电管理IC,成本并不会相差多大.他还指出,手机设计中元器件摆放很重要,客户经常的反馈是,集成的PMU一个问题就是布局比较麻烦,常常占用空间.因此未来手机中的电源管理芯片可能模块化,可能有CPU等核心电源模块、电池管理模块,显示电源模块和周边电源模块等.
一方面,手机作为从端,可以通过USB端口充电;另一方面,随着手机的功能越来越强大,手机也开始作为主设备,对MP3和数码相机等外设供电,这也给电源管理芯片带来了新需求.“随着越来越多以单节锂离子电池供电的智能手机和其它手持设备增大了处理能力并开始成为中心计算平台,用户对这类设备与其它外围设备的连接性的需求也不断增长”,研诺(AnalogicTech)产品线总监Bill Weiss表示,“为此我们推出了新款电源管理芯片AAT1275.该款IC内置一个带限流负载开关的升压转换器,设计者可用它来进行升压及提供保护,能简单有效地对这些新型运算密集型便携系统中的USB端口供电.”
AAT1275将一个500mA升压转换器和一个限流负载开关结合于一体.它集成了一个带限流保护的可调5V、500mA输出,简化了对以单节锂离子电池供电的便携电子系统中的USB主机端口的开发.AAT1275的输入电压范围为2.7~5V,支持以单节锂离子电池供电系统中的USB2.0主机端口和USB OTG操作.当负载开关限流默认值为500mA(标准USB)时,它可被调节到较低的电流值以用于电流较小的USB端口,从而节省了宝贵的电池电量.