基于LTC3455的硬盘MP3电源设计

最新更新时间:2011-10-30来源: 互联网关键字:LTC3455  硬盘MP3  电源 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

MP3播放机的产量已接近3,000万部,其中50%是硬盘(HDD)MP3播放机。MP3播放机的电源供应通常来自于AC适配器、USB线缆或锂离子电池。然而,管理这些不同电源之间的电源通路控制是一个关键的技术难题。


硬盘MP3播放机市场快速成长的主要动力,来自于苹果iPod与iPod迷你型硬盘MP3的巨大成功,这两款产品在4~40GB的存储范围内均具有多种硬盘选择。这些MP3用微型硬盘的盘片直径大多不足2英寸。例如,东芝的硬盘在直径仅为1.8英寸的单一盘片上具有30GB的容量;日立的微型硬盘则在直径仅1英寸的单一盘片上具有4GB的容量。


不论哪种硬盘驱动器在3.3V下正常运行时,仅需要大约200mA的电流供应。然而在其加速转动期间,峰值电流却可能高达1.2A。设计工程师在设计宽工作电流范围的DC/DC转换器时,常会碰到这样的挑战。


直到最近,工程师已尝试分别采用一组MOSFET、运算放大器等诸多方法来实现硬盘MP3播放机的电源管理与控制,但随之而来的热插拔、大浪涌电流等难题同样非常棘手,如果解决不好会引发大的系统问题。


大部分MP3播放机已经采用专用集成电路(ASIC)来解决电池充电、电源路径控制、提供多重电压供应,以及如真正输出断接和精确USB电流限等保护功能的要求。采用这种方法的原因显而易见,因为只需采用单一器件,就可满足电源管理的所有需求。 


图1:LTC3455的简化框图。
 


可惜的是,这种方法同样也有缺点。首先,ASIC是通过特定的晶圆制造工艺制造,因此难以为各项功能而使性能最优化。其次,ASIC的定义和开发周期通常很长,在要求设计周期短而且动态变化的今天,这一问题变得越来越重要。从概念到出货,电源管理ASIC需要用上一年半时间的情况并不罕见。而在此期间,某一产品的设计需求可能已变化了三次之上。


采用新的ASSP消除充电延迟


虽然不同厂商生产的MP3播放机千差万别,但在特性和功能上还是具有一定的共同点,因此可以采用专用标准产品(ASSP),而不会像用单一晶圆工艺生产的集成电路那样,对任何常用性能造成影响。Linear公司最近推出的LTC3455就代表了这一面向应用的功能集成趋势。


采用4×4mm QFN封装的LTC3455可以无缝管理AC适配器、USB线缆、锂离子电池之间的电源供应,并满足USB电源标准。此外,它还具有一个全功能锂离子充电器和两个高效的同步降压转换器。其中,锂离子充电器能提供高达800mA的充电电流;而同步降压转换器则能产生大部分USB外设所要求的低电压轨。不仅如此,LTC3455还为微处理器提供电源导通复位信号、为存储卡供电的热插拨(HotSwap)输出,也适合用来充当低电池电量比较器或LDO控制器的备用增益部件。


从图1的LTC3455简化方框图可看到其内部的多个功能模块,其两个片上降压转换器均可在电流模式控制下运行。在引脚可选的突发模式下,运行效率高达96%。这些DC/DC转换器的开关频率为固定的1.5MHz,因此可以采用非常小的外部电感器。


LTC3455的电源提供方式与现有的其它电池和电源管理集成电路不同,后者均为充电器馈送型系统。在这些系统中,外部电源不直接为负载供电。相反,电池通过适配器或USB端口充电,然后再为负载提供电源。当电池被深度放电时,对负载的供电就会延迟。因为电源不会从电池获得,直至在电池达到所要求的最低电量时才能供电。


有了LTC3455,这种延迟就可以消除,只要AC或USB电源一接通,就能即刻对便携式设备上电。此外,芯片还可将负载没有使用的电源用来向电池充电。


消除充电延迟、同步电池充电与向负载供电,这两大优势延长了应用的有效运行时间,并加速了通过USB线缆的充电。该电源管理技术的另一大优势则是不论采用AC或是USB电源,效率都提高了。正因为如此,也就消除了一个不必要的电源转换阶段(即电池充电阶段)。


 
图2:LTC3455具3.3V输出,而电流增至1.2A
 


为加速转动的硬盘提供3.3V电压和1.2A电流


LTC3455的内部电流限为900mA,开关2(图2所示SW2)通常提供一个3.3V/600mA的输出。这种电流量对闪存MP3播放机已经足够,但对硬盘播放机就不够,后者常需要1A以上的3.3V电源。


图2显示了如何通过采用LTC3455,在得到3.3V输出电压时得到更高的电流。通过增加一个微型SOT-23 PMOS FET,和充当LDO(见AO引脚)的增益模块,就可在得到3.3V输出电压的同时得到1.2A的输出电流,这也是盘片启动时所需要的峰值电流。


开关2可编程为3.3V输出电压,而LDO也可编程为3.2V输出电压(低3%)。当负载电流低至开关2的电流范围内时,例如当硬盘的盘片已经转动后,LDO被完全关闭。然而,当负载电流超过开关2提供的范围,如当硬盘的盘片从静止状态进入到加速转动状态时,3.3V输出会轻微下降,LDO将提供所需的额外电流。尽管当3.3V输出电流从0.5A升到1.2A时瞬态响应下降了,但是增加更多的输出电容,可以改善在大电流负载步进过程中的3.3V瞬态响应。


总结


LTC3455还具有诸如精确的USB电流限等其它众多性能。不同引脚选择下,其电流限可以是500mA、100mA或停止模式。此外,当USB电流增加时,充电电流会自动下降,从而确保不会超过USB的电流限。最后,芯片的电池充电器采用了一个热调节环,以确保电池以最大速率充电时,无需担心集成电路会过热。充电器同时还具有引脚可编程的最大充电电流和充电结束计时器等功能。

关键字:LTC3455  硬盘MP3  电源 编辑:神话 引用地址:基于LTC3455的硬盘MP3电源设计

上一篇:基于非接触智能卡的实时CRM系统设计
下一篇:工控行业中模块电源的应用

推荐阅读最新更新时间:2023-10-13 10:55

高压电源之拓扑结构了解(2)
推挽式拓扑结构 这种电路结构的特点是:对称性结构,脉冲变压器原边是两个对称线圈,两只开关管接成对称关系,轮流通断,工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。 主要优点:高频变压器磁芯利用率高(与单端电路相比),可减小变压器体积、电源电压利用率高(与半桥电路相比)、输出功率大、两管基极均为低电平,驱动电路简单。 但有个问题,那就是有的图变压器次级是同名端为正,有的图变压器次级是异名端为正,这就搞不懂了,这两种有啥区别? 全桥式变换 这种电路结构的特点是:由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。   图中T1、T4为一对,由同一组信号驱动,同
[单片机]
高压<font color='red'>电源</font>之拓扑结构了解(2)
TL431在开关电源中的运行原理及其典型应用
  本篇文章主要对TL431在 开关电源 当中的应用和电路运行原理进行了介绍,并对典型电路进行了分析,并给出了TL431电路的检测方法。希望大家通过这篇文章能够进一步了解TL431在开关 电源 当中的使用。   在早期的开关电源当中,组成取样的工作主要由三极管和二极管来完成。但是由于它们在参数上差别比较大,会为调试造成一定的阻碍。现如今,随着技术的进步,开关电源逐渐放弃了老旧的三极管和二极管,转而采用三端精密稳压源来进行取样和误差检测。而三端精密稳压源当中的经典,就非TL431莫属了。   在三端精密稳压器内部有温度补偿的高精度并联放大器,其内部基准电压精度非常高,所有产品的典型值均为2.495V,而其误差电压范围允许为2.44~
[电源管理]
TL431在开关<font color='red'>电源</font>中的运行原理及其典型应用
分析如何正确丈量电源纹波
  丈量电源纹波本身有一定技巧性。图1给出了一个不当使用示波器丈量电源纹波的实例。在这个例子中出现了几个错误,首先是使用了接地线很长的示波器探针;其二是让由探针和接地线形成的回路靠近功率变压器和开关元件;最后是答应在示波器探针和输出电容之间形成额外的电感。其结果带来的题目是在测得的纹波波形中携带了拾取的高频成分。   在电源中有很多很轻易耦合到探针中的高速的、大电压和电流信号波形,其中包括来自功率变压器的磁场耦合、来自开关节点的电场耦合、以及由变压器交绕(interwinding)电容产生的共模电流。   图1:不当的纹波丈量得到糟糕的结果。   采用正确的丈量技术可切实改善纹波丈量的结果。首先,通常会规定纹波的带宽上限,以避
[测试测量]
分析如何正确丈量<font color='red'>电源</font>纹波
以数字方式管理电源的简便方法
  高可用性电源的数字管理大有前途,但是这种数字管理常常是以采用高成本的复杂多芯片电路解决方案为代价的。例如,一个具有电压/ 电流监视和电源裕度控制能力的应用可能需要很多集成电路,如低漂移基准、分辨率至少为12位的多通道差分输入ADC、8位DAC和专用微控制器。此外,实现裕度控制算法、电压和电流监视器功能还需要相当多的软件开发工作。再加上成本、复杂性、更大的线路板面积要求和较长的设计调试时间,甚至连最专业的电源设计人员也可能不敢尝试以数字方式管理电源。   LTC2970是一个双通道电源监视器和控制器。通过将几项重要功能纳入到单个易于使用的芯片中,该器件简化了电源数字化管理的设计。LTC2970突出显示了以下特点:   ●14位、
[应用]
不同电源供电及不同功率等级的LED照明驱动器方案
 随着LED技术的发展,LED的应用已经从传统的小功率便携产品背光拓展至中大功率的室内照明、室外照明及手电筒等应用。根据驱动电源的不同,LED照明通常可以划分为交流-直流(AC-DC) LED照明、直流-直流(DC-DC) LED照明电源以及电池供电的LED手电筒等不同类型,LED灯具及其功率也各不相同,如3 W PAR16、3×2 W PAR20、10 W/15 W PAR30、15 W/22 W PAR38、1 W G13、3 W GU10、1 W MR11、3 W MR16、3 W/9 W/15 W嵌灯、1W-3W阅读灯等。 1 , AC-DC LED 照明解决方案       安森美半导体在AC-DC电源供电的LE
[电源管理]
不同<font color='red'>电源</font>供电及不同功率等级的LED照明驱动器方案
电压型大功率开关电源补偿网络的分析
引 言 电压型单环回路控制简单,在各个领域应用最为广泛。应用于小功率开关电源时,补偿网络可以简单地用分压反馈与基准放大比较来实现。而在大功率电路中校正的难度很大,精度不足。目前仅满足于反复调试,费时费力。本文就这个问题作一探讨 1 电压型PWM逆变控制系统结构及原理 逆变控制系统的最终输出可以是直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、频率或功率,在输出部分需进行滤波。大多数逆变系统输出是直流电压,也就是说,系统输出和调节的是直流电压量,当然逆变变压器副边还有整流电路。脉宽调制(PWM)型开关稳压电源就是只对输出电压进行采样,实行闭环控制,这种控制方式属电压控制型,是一种单环控制系统。对于这些系统,其反馈量就是输出电
[电源管理]
电压型大功率开关<font color='red'>电源</font>补偿网络的分析
飞兆推出单电源、高集成6A同步降压稳压器
      飞兆半导体公司 (Fairchild Semiconductor) 为电信、显卡和消费电子产品设计人员提供一款单电源、高集成度的6A同步降压解决方案,可让设计人员以较少的占用空间达到较高的效率水平。FAN21SV06把一个控制器、驱动和经优化过的功率MOSFET集成到一个5mm X 6mm MLP封装中,这种小型封装比分立方案节省超过40%的线路板面积。同时,TinyBuck™ 器件有着更高的效率,相比其它同类的解决方案能提供高达95%的效率。为了满足多种非隔离型DC-DC设计的需求,FAN21SV06提供6.5V至24V较宽的输入电压范围。     这款降压稳压器具有预偏压 (pre-bias) 启动功能,可以调
[电源管理]
开关电源假负载接法
 开关电源在负载短路时会造成输出电压降低,同样在负载开路或空载时输出电压会升高。在检修中一般采用假负载取代法,以区分是电源部分有故障还是负载电路有故障。关于假负载的选取,一般选取40W或60W的灯泡作假负载(大屏幕彩色电视机可选用100W以上的灯泡作假负载),优点是直观方便,根据灯泡是否发光和发光的亮度可知电源是否有电压输出及输出电压的高低。但缺点也是显而易见的,例如60W的灯泡其热态电阻为500Ω,而冷态电阻却只有50Ω左右。根据下表可以看出:假设电源主电压输出为100V,当用60W灯泡作假负载时,电源工作时的电流为200mA,但启动时的主负载电流却达到了2A,是正常工作电流的10倍,因此,用灯泡作假负载,易使电源启动困难,由于
[电源管理]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关:

词云: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

北京市海淀区中关村大街18号B座15层1530室 电话:(010)82350740 邮编:100190

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved