【導(dǎo)讀】要提高移動(dòng)設(shè)備電源的續(xù)航能力，首先需要開(kāi)源，也就是增大電池容量；其次是需要節(jié)流，以求降低功耗、提高效率；再進(jìn)一步，就需要系統(tǒng)能夠隨時(shí)了解電池容量狀況并以此為依據(jù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在保證系統(tǒng)基本服務(wù)的情況下盡可能避免不必要的消耗，這也可以被歸入降低消耗的范疇，只是更智能一些。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨促使移動(dòng)終端產(chǎn)品的規(guī)模呈火速增長(zhǎng)之勢(shì)，然而終端待機(jī)時(shí)間短等軟肋在給電源設(shè)計(jì)業(yè)者帶來(lái)挑戰(zhàn)的同時(shí)，也為行業(yè)的蓬勃發(fā)展提供了新契機(jī)。為此，電子發(fā)燒友特邀立锜科技有限公司專案經(jīng)理鄭剛，與其共探智能移動(dòng)設(shè)備中電源的設(shè)計(jì)技巧與未來(lái)的發(fā)展方向。
電源續(xù)航能力設(shè)計(jì)三大改進(jìn)
鄭剛指出，要提高移動(dòng)設(shè)備電源的續(xù)航能力，首先需要開(kāi)源，也就是增大電池容量；其次是需要節(jié)流，以求降低功耗、提高效率；再進(jìn)一步，就需要系統(tǒng)能夠隨時(shí)了解電池容量狀況并以此為依據(jù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在保證系統(tǒng)基本服務(wù)的情況下盡可能避免不必要的消耗，這也可以被歸入降低消耗的范疇，只是更智能一些。
同時(shí)，電池容量增大以后，充電時(shí)間會(huì)成為一個(gè)被人關(guān)注的問(wèn)題，能在電池可以接受的范圍內(nèi)盡可能快地將電池充滿總是讓人愉悅的，于是能夠?qū)⒊潆婋娏鞣糯蟮腂uck架構(gòu)開(kāi)關(guān)型充電IC應(yīng)運(yùn)而生。通常情況下，這些Buck架構(gòu)的開(kāi)關(guān)型充電IC還具有逆向供電的功能，它們能在需要時(shí)將電池電壓提升后送到充電接口上供連接在這里的設(shè)備使用，是支持USB-OTG應(yīng)用的絕佳方案。
還有一些系統(tǒng)是需要比較高的電池電壓才能正常工作的，當(dāng)使用電池直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電時(shí)，電池電壓下降到某個(gè)設(shè)定值以后就不得不關(guān)機(jī)，而這時(shí)電池里其實(shí)還存有很多沒(méi)有被使用的電能，如果能在這樣的系統(tǒng)中加入能對(duì)電池電壓進(jìn)行適當(dāng)變換使系統(tǒng)能在電池電壓較低時(shí)也能正常工作的電源轉(zhuǎn)換器件，電池的續(xù)航能力就得到了進(jìn)一步提升，有這方面需求的用戶也可向立锜尋求幫助。
鋰離子電池應(yīng)用的安全策略
在鋰離子電池的應(yīng)用中，保護(hù)IC是必須使用的，它的作用是作為鋰離子電池保護(hù)的最后一道關(guān)卡來(lái)使用的，在沒(méi)有出現(xiàn)最壞情況時(shí)并不會(huì)發(fā)揮其功用，但因此而不使用保護(hù)IC就可能得不償失了。除了必須要加入保護(hù)環(huán)節(jié)，要想確保安全地使用鋰離子電池，我們還需要考慮得更多。鄭剛表示：“采用符合電池特性的正確充電策略是確保安全的最重要措施。”一般情況下，只要按照電池的規(guī)格來(lái)設(shè)定充放電電流、電壓，使用常規(guī)的三階段充電策略就已足夠保證充電安全，但在某些特殊狀況下，使用固定的充電參數(shù)已經(jīng)不能滿足安全的需要，這就需要對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的修改，例如我們需要對(duì)充電電流和電壓進(jìn)行修改以符合安全的需要。這種情況通常發(fā)生在環(huán)境溫度、電池溫度發(fā)生變化的時(shí)候，因?yàn)槌Ｒ?guī)的電池并不適合在溫度過(guò)高、過(guò)低的情況下使用，當(dāng)遇到這樣的狀況時(shí)，我們需要降低電池的充電電流和電壓以確保安全，避免造成電池的損傷。
同時(shí)，鄭剛還指出，對(duì)電池在放電過(guò)程中的保護(hù)，主要的方法是不要在超出電池負(fù)載能力的情況下工作，其實(shí)現(xiàn)通常是由用戶在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)合理選擇電池規(guī)格、盡可能使用高效的電源轉(zhuǎn)換器件來(lái)達(dá)成的。通過(guò)偵測(cè)電池荷電狀況，實(shí)時(shí)停止系統(tǒng)工作以防范電池的過(guò)度放電，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該承擔(dān)起的責(zé)任。在此過(guò)程中，我們能做的只能是向設(shè)計(jì)者提供符合其期望的合適器件和方案。
目前在鋰離子電池使用方面比較典型的一類產(chǎn)品是移動(dòng)電源，市場(chǎng)上為之提供解決方案的廠商有很多。“立锜將整個(gè)系統(tǒng)所需要的功能都集成在單一芯片上，各種保護(hù)功能也一應(yīng)俱全，為用戶提供了完美的解決方案。”鄭剛進(jìn)一步指出，這種產(chǎn)品的第一代已在客戶端大量使用，第二、三代產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始向用戶送樣測(cè)試，并且得到了普遍的好評(píng)。在這樣的系統(tǒng)中，即便是我們的充放電系統(tǒng)已經(jīng)做到了最好，但由于電池的安全性問(wèn)題實(shí)在是太重要，鋰離子電池在使用中的最后一道防護(hù)關(guān)——鋰離子電池保護(hù)，仍是不可缺少的，當(dāng)所有的外部措施都失效時(shí)，就靠這一層對(duì)電池提供最后的保護(hù)了，使用者切勿為了降低成本而省略了它。
作為IC設(shè)計(jì)公司，除了要在產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)規(guī)格上滿足用戶使用中的要求外，注重產(chǎn)品的可靠性并不斷提升是更重要的方面。目前，立锜所提供的產(chǎn)品已從傳統(tǒng)的商用規(guī)格向工業(yè)規(guī)格和車用規(guī)格發(fā)展，已有很多產(chǎn)品通過(guò)相關(guān)的認(rèn)證并獲得相關(guān)行業(yè)用戶的認(rèn)可和使用，既擴(kuò)大了立锜自己的市場(chǎng)空間，也擁有了更多的服務(wù)客戶的機(jī)會(huì)。
電源內(nèi)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新亮點(diǎn)
據(jù)鄭剛介紹，面對(duì)智能移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展，立锜科技在這幾年中通過(guò)技術(shù)改造提升了公司的研發(fā)實(shí)力，在人員培養(yǎng)上一點(diǎn)都沒(méi)有放松，已經(jīng)具有了在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)開(kāi)發(fā)眾多大型項(xiàng)目的能力，將其在傳統(tǒng)PC領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展至筆記本電腦、平板電腦和智能手機(jī)等應(yīng)用中，成為了眾多國(guó)際大廠的密切合作伙伴。
面對(duì)眾多全新的需求，內(nèi)層結(jié)構(gòu)該如何優(yōu)化呢？ 鄭剛表示，一方面，工藝上的不斷進(jìn)步使得單位面積上能夠集成的東西越來(lái)越多，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能和性能指標(biāo)不斷提升。另一方面，MCU、OTP和MTP等可編程技術(shù)的應(yīng)用使單一產(chǎn)品滿足不同用戶需求的能力得到提升，先進(jìn)的控制架構(gòu)的性能越來(lái)越好，封裝也向多元化發(fā)展，晶圓級(jí)封裝和倒裝技術(shù)逐漸成為主流，在縮小體積的同時(shí)，性能表現(xiàn)也越來(lái)越好。
多相式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器可有效解決電源大電流供應(yīng)問(wèn)題
當(dāng)我們?cè)儐?wèn)立锜是如何應(yīng)對(duì)小型移動(dòng)設(shè)備圖像處理器的大電流需求時(shí)，鄭剛解釋道：“與PC的CPU和圖像處理器動(dòng)輒幾十A、上百A的電流需求相比，小型移動(dòng)設(shè)備圖像處理器的電流需求真的不算什么，不同的是它們的工作電壓、負(fù)載線需求和對(duì)集成度的需要是不一樣的，調(diào)節(jié)方式也會(huì)有所不同。與這樣的需求相對(duì)應(yīng)，立锜的工藝、設(shè)計(jì)、控制技術(shù)和封裝等也在相應(yīng)地進(jìn)步以作配合，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面也是收獲滿滿。以英特爾的DT 與 AIO Skylake 平臺(tái)的VCORE供電為例，這些都是移動(dòng)平臺(tái)的耗電大戶，立锜科技是獲得英特爾認(rèn)證的唯一廠商，沒(méi)有相關(guān)的能力是做不到的。”
面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代催生出來(lái)的巨大商機(jī)，可以預(yù)見(jiàn)到移動(dòng)設(shè)備的市場(chǎng)前景是非常光明的，相關(guān)的廠商們正在全力出擊，奮戰(zhàn)在一個(gè)又一個(gè)電子市場(chǎng)上。立锜科技也將持續(xù)努力把最好的產(chǎn)品和服務(wù)提供給客戶，為此市場(chǎng)的成長(zhǎng)提供源源不盡的動(dòng)力。
