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基于CSU8RP3119的移动电源应用

上网日期: 2013年09月01日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:PWM? ADC? 移动电源?

本文介绍了芯海科技有限公司SOC芯片CSU8RP3119应用于移动电源产品的单芯片解决方案。通过使用芯片自带的两路高速PWM(16M)和四路高性能ADC(12bit,死区小于3mV)以及特有的基准源数字校正专利技术,CSU8RP3119无需外围其他IC,即可实现效率高达93%的同步整流移动电源,在2.1A输出条件下,效率仍然高于88%。

一、 系统设计

移动电源由充电管理、供电管理、输入检测、显示输出组成(见下图)。


二、 详细设计

2.1 PWM控制的充电管理(替代充电管理芯片[TP4056/5056])

根据锂离子电池的化学特性,充电过程可以分为预充电,恒流充电、恒压充电三个阶段。CSU8RP3119通过PWM控制的Bulk DC-DC电路,可以对充电过程的电流和电压进行灵活的控制,满足不同类型不同容量电池对充电电流和电压的要求,充分保证了充电过程的安全性和有效性。

2.2 PWM控制供电管理(可实现同步整流,替代外围DC-DC芯片)

利用CSU8RP3119自身的高速PWM时钟,并巧妙复用充电过程使用的电感和开关元件,可实现同步整流的Boost DC-DC,放电效率最高达95%,考虑了移动电源系统环路的寄生电阻之后,综合放电效率可达93%,即使在放电电流达到2.1A的条件下,效率仍然可以超过88%。

2.3 用数字校正技术校准内部1.4V基准源 (省掉外部基准源[TL431或HT7533])

CSU8RP3119内置的1.4V基准电压本身存在偏差,通过采用具有专利保护的数字校正技术,校正后误差小于1%。

2.4. 移动电源电池的安全保障

CSU8RP3119为电池的短路及过流提供了硬件级保护机制,当移动电源外部被短路时,芯片的电源监测电路会在电池电压低于2V后,自动关掉所有的输出通路,确保电池安全。为了防止电池被过充电(例如,4.2V的电池,充电电压超过4.3V),CSU8RP3119采用了把电池电压直接作为Vref,反过来测试内部1.4V基准电压的方式,不需要外置的分压电阻,从而避免了因外部电路故障造成误测的可能性。保障了充电过程的电池安全。除此之外,系统启动前,及充放电过程中,都将对环路的反馈机制进行检测,从而保障系统是在闭环、安全的条件下运行。

有了以上软硬件多重保护机制,如果PCB上仍然使用了锂离子电池保护芯片(例如DW01),则可以保证锂离子电池保护芯片的保护机制不被触发,从而不需要重新激活。

2.5 被充电设备的安全保障

当被充电设备处于大电流充电状态(1A或者2.1A)时,如果充电插口出现接触不良,有可能会引发电压过冲,从而伤害被充电设备,特别是软件级的DC-DC。CSU8RP3119最高指令速度可以达到8M,一个主循环的时间经过优化后,可以控制在200uS以内,从而有效控制了过冲电压。经过测试,1A条件下,过冲电压不超过6.0V,持续时间不超过5mS,2A条件下,过冲电压不超过6.3V,持续时间不超过5mS,完全满足手机等被充电设备的安全要求。







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