Post on 05-Feb-2016
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手機中的 (mobile phone) 電源轉換器
指導老師:陳信助 教授
學生姓名:王志松 G960J021
手機設計考慮的因素手機及充電器的介紹DC/DC 電源各種轉換電路DC/DC 電源轉換電路及轉換器電路拓樸的比較結果
結論參考文獻
大綱
手機設計考慮的因素 如何有效地最佳化功耗,以延長電池工作時間。
電池管理處理電池的充電並測量其電量。
系統電源管理能對電池能量使用進行最佳化。
電源轉換盡可能有效地將電池能量轉換為系統電源。
http://www.eettaiwan.com/ART_8800409718_617723.HTM
手機及充電器的介紹 手機
大部分使用鋰離子電池。穩定工作電壓範圍: 3.6V-3.8V 。 電流範圍: 450mA 左右。一般手機輸出功率至少是 1W 。
USB 充電器輸入電壓 : 5V 。輸入電流 : 450mA 。輸出電壓 : 6V 。輸出電流 : 400mA 。
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=51http://www.ctshop.com.tw/chinatimes/item.asp?item_id=1344833
USB 充電器
手機及充電器的介紹 ULTRA POWER UL3774 萬用鋰電池座
充器 適用於大多數 3.6V/3.7V 數位相機、
7.2V/7.4V 攝影機、 3.6V/3.7V 手機 等。
自動識別 3.6V~7.2V 鋰電池的正負極性, 且自動調整充電。
過電壓、電流、超時保護。 電壓輸入 (input) :100~240V DC-12~2
4V電壓輸出 (output) :DC3.6/3.7/7.2/7.4V
http://www.yova.tw/eshop/product_info.php/info/p101_ULTRA-POWER-UL3774------------------------.html/XTCsid/697ae40c9412e848755d397a06b0b0ac
萬用鋰電池座充器
DC/DC 電源轉換電路 設計時工程師必須決定電源轉換元件的種類,其中有下列三種 線性穩壓器。
無電感的交換式電源轉換器 (電荷泵浦 ) 。
有以電感為基礎、並且內建 FET 開關的交換式電源轉換器。
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=58
線性穩壓器的介紹
優點簡單。輸出雜訊和漣波低。優越輸入電源和負載變化穩壓。電磁干擾低 (EMI) 低。
缺點 效率低 。如果需要散熱,需較大的空間。
http://www.national.com/CHT/appinfo/power/0,1768,318,00.html
http://www.powerdirect.com.tw/LT3012.html
線性穩壓器是最簡單的轉換器,壓差低,輸入電流則等於輸出電流。
低降壓線性穩壓器 (LDO)
特點: 需要外部零件,就能使微控制器提供
動態電壓調整功能 。 TPS780xx 系列只要 1μF 以上的電容就
能穩定工作。 採用 6 接腳的 2x2 毫米 SON 封裝。 適合在低耗電和節省空間的可攜式應
用,例如行動電話、數位相機。
http://www.hope.com.tw/News/ShowNews.asp?O=200803200936070934&F=%BCw%A6{%BB%F6%BE%B9
無電感 DC/DC 轉換器的介紹
特點設計簡單,效率高。切換至不同的倍壓模式會造成效率曲線步階改變。
回授方法不同對轉換器效率和漣波會產生不同影響。
針對應用需求來選擇適當的回授方法。
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
無電感交換式 DC/DC 轉換器又稱為電荷泵浦,是最簡單的交換式穩壓器。
http://big5.nikkeibp.co.jp/china/news/taiw/taiw200709060102.html
無電感 DC-DC 升壓轉換器 AS1301 特點
可支援 2.7 至 5.25V 的輸入電壓,輸出電流最高可達 50
mA 。 擁有高達 92% 的優異效能,提供最低的靜態電流。
具備 <5μA 的關機模式,輸出端和輸入端完全隔離。
應用在需要低功耗、簡化及低成本。
http://big5.nikkeibp.co.jp/china/news/taiw/taiw200709060102.html
採用電感的 DC/DC 轉換器的介紹 特點
輸出電流範圍大於無電感轉換器。
擁有多種電路組態,能為特定應用提供更多功能或更高效率。
能在更寬廣的負載範圍內提供高效率。
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
TPS6220x 基本降壓穩壓器
http://www.powersystems.eetchina.com/ART_8800411263_2400004_NT_633c8dbc.HTM
DC/DC 電源轉換電路的比較
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
以電感為基礎的轉換器
電荷泵浦 線性穩壓器
效 率 高 中 低
成 本 高 中 低
輸出漣波 較多輸出漣波
些許輸出漣波
無輸出漣波
整個解決方案的體積
大 中 小
轉換器電路拓樸的比較結果 要為應用選擇最好的離散式 DC/DC 轉換器,就必須在成本、效率和輸出雜訊或漣波之間做出適當取捨。
下列表 1 、表 2 、表 3 是各種轉換器的比較結果,評比項目包括:最大輸出電流、效率、輸出漣波/雜訊以及整體成本。
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
表 1 :轉換器電路拓樸的比較結果 最大輸出電流
輸入電壓 > 輸出電壓 成本 優勢
效率 低輸出雜訊 ( 漣波 )
低 穩壓式電荷泵浦 良好 良好 普通
中 低壓降線性穩壓器 傑出 不良 傑出
中 DC/DC 降壓轉換器 普通 傑出 不良 2
高 低壓降線性穩壓控制器 + 外接導通元件
良好 不良 1 傑出
高 DC/DC 降壓控制器 + 外接開關元件
不良 傑出 不良
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
不良 1:有可能改進,只要讓導通元件使用低於控制元件的電源,使它在更接近最小電壓差的地方工作。
表 2 :轉換器電路拓樸的比較結果 最大輸出電流
最小輸入電壓 < 輸出電壓 < 最大輸入電壓
成本優勢
效率 低輸出雜訊 (漣波 )
低 穩壓式電荷泵浦 + 低壓降穩壓器 普通 普通 普通
中 DC/DC 升壓轉換器 + 低壓降穩壓器 不良 普通 良好
中 降壓/升壓或 SEPIC 轉換器 普通 普通 不良 2
高 降壓/升壓或 SEPIC 控制器 + 外接開關元件
不良 普通 不良 2
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
不良 2:有可能改進,只要在輸出端增加第二個輸出濾波器或線性穩壓器,但這會犧牲部份的成本和效率。
表 3 :轉換器電路拓樸的比較結果 最大輸出電流
輸入電壓 < 輸出電壓 成本優勢
效率 低輸出雜訊 (漣波 )
低 穩壓式電荷泵浦 良好 良好 普通
中 DC/DC 升壓轉換器 普通 傑出 不良 2
高 DC/DC 升壓控制器 + 外接開關元件
不良 傑出 不良 2
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7
結論 不同程度的元件整合可以簡化可攜式電源設計。 不必再擔心元件的電源需求管理。 整合程度不同的電源管理元件可以讓電池提供最長供電時間。
可將電路板面積和成本減至最少。
參考文獻 電子工程專輯
http://www.eettaiwan.com/ART_8800411426_675763_TA_efc39943.HTM
工程師技術網站 http://big5.nikkeibp.co.jp/china/news/taiw/taiw200709060102.html
詹姆士類比網 http://www.powerdirect.com.tw/index.html
HOPENET易立達科技網 http://www.hope.com.tw/News/ShowNews.asp?O=200803200936070934
&F=%BCw%A6{%BB%F6%BE%B9 TI 全球網站 (Technology for Innovators)
http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=39&catalog=7 http://www.ti.com.tw/articles/detail.asp?sno=58
~ 報告完畢 ~