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便攜電源管理策略和技巧FQA

來源:深圳市費思泰克科技有限公司   2025年03月22日 07:33  

Q1:請問專家濾波電容大小的選擇應如何計算?
A1:一般來說, 選擇輸出濾波電容主要是為了獲得好的濾波效果,輸出電壓的紋波與芯片的工作方式(升壓或降壓)以及工作原理有關,單相和多相的計算方法是不同的。舉例來說,假如使用LTC3406B芯片,△Vout≈△IL(ESR+1/8fCout), 其中,△Vout是輸出電壓的紋波,△IL是電感的紋波電流,ESR是輸出濾波電容的內阻,f 是DC/DC的開關頻率, Cout是輸出濾波電容的容值。 通過該公式,可以方便地計算出需要的電容參數。

Q2:你好我想問一下耦合電容的選取原則,是不是要根據輸入電阻和輸出電阻,具體應怎么樣?
A2:請注意在開關電源的設計中,輸入電容和輸出電容常常包括兩類電容,分別起不同的作用。一類起減小輸入輸出紋波的作用,一般容值較大,容值的選取與紋波的要求以及電源的開關頻率和設計有關。另一類電容是高頻耦和電容,一般容值較小,要求盡可能靠近芯片。其容值的選取與要濾除的可能干擾信號的頻率和幅度有關。

Q3:我的設計是用四節鎳氫可充電電池來做手持設備的電源,期望能作到“浮充”(外界的5V電源通過機內的充電電路來給那四節鎳氫電池充電,同時保證系統的供電),體統所需的輸出電流為500mA左右。
A3:我相信這位朋友需要三組電路:
(1)鎳氫電池充電電路;(2)電池,市電源(5V)通道選擇電路及;(3)升降壓電源電路以供應5V 500mA系統。

① 鎳氫電池充電電路,視乎這位朋友的充電要求可分為開關型或線性充電。線性充電成本較低,但熱量損耗較大。但要提醒這位朋友,5V市電源并不是太理想。因為他要為4節電池充電,電池充飽后電壓也接近5V,因此如要有效控制成本,我會建議利用6V電源。
② 通道選擇電路比較簡單,MOSFET是一個不錯的開關選擇。只要利用MOSFET及二極管及少許外加電路,并不難實現。
③ 升降壓電源,我會建議做一個SEPIC電路。這可能會是成本效益的了。SEPIC電路可利用一個2A左右Boost Converter,如LT1935來實現。

Q4:現在電源管理芯片一方面向高集成化發展,如手機上的專用PMIC,及LTC3455。另外隨著產品功能的增加,對電源管理有新的需求,專有PMIC 或ASSP 無法滿足新的需求,需外接其它電源管理芯片。那些功能可以集成到單芯片 ,如何平衡這些需求?
A4:對于電源管理芯片來說,可以集成到單芯片的功能除了DC/DC外, Charge Pump,LDO,電壓比較器,熱插拔控制器,電量檢測,Power Path等功能都可以集成到一個單一的芯片中去。但是,電源管理芯片并非集成的模塊越多越好。因為芯片的散熱問題可能會導致整個管理芯片停止工作,為解決這個問題,不得不使用更大的封裝和輔助散熱設計,這將導致成本的整加,而且芯片的尺寸不得不整加。著就使其在嵌入式系統中的應用受到限制。而且,當其中任何一路電源發生問題時,可能會導致其它電源發生故障,并加速芯片的失效!

Q5:我現在要用鎳氫電池搭建一個給單片機供電的系統,電池1-3節,請問有什么好的方案,在待機時功耗比較低。
A5:以我的經驗,單片機的工作電壓大部分是5V或3.3V , 因此,我建議你使用2節鎳氫電池供電,采用升壓芯片把電壓升到3.3V 或5V即可。推薦使用Linear的LTC3400ES6, 靜態電流20uA,2.4V 輸入3.3V輸出時效率為92% ,啟動工作電壓0.85V, 外部只需要兩個電阻,兩個4.7uF陶瓷電容和一個4.7uH電感。

Q6:需要設計一個電路,將4-20mA的電流信號轉化為-10v-+10v的電壓信號輸出,不知是否可以推薦一下合適的芯片?
A6:常用的設計方法是,將該電流信號通過一個低值電阻,將該電阻的取樣信號放大后,通過運放可將該信號轉化為-10V~+10V的輸出,關于運放的選擇,與你的要求相關,例如要求的最小Vos, 運放的耐壓,頻率響應范圍等。

Q7:有沒有可以支持單節鋰電池工作電壓范圍的2.7~4.2V轉為6.5V的效率較高、噪聲盡量小的產品,輸出電流需要大于350mA,不需要隔離。我已經試過LT3458,但是噪聲稍微偏大了一些,效率在輸入電壓進入3.5V以下后也比較低。還有更好的對應實現方法么?順便問一下開關電源的噪聲(10mv峰峰值)使用什么方法可以在較小的體積下將噪聲降到50uV以下?
A7:除了LT3458,還可以嘗試一下LT3467,但是,不管哪一種開關電源,輸出電壓的噪聲很難直接做到50uV以下,如果要將噪聲降到50uV以下,1、可以加濾波器;2、可以使用一個低噪聲的LDO二次變壓,但是需要將DC/DC的輸出電壓調高一些。

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