手持式产品的电源架构课件

概概 要要n手持式产品概述手持式产品概述n手持式产品的基本电源产品和发展趋势手持式产品的基本电源产品和发展趋势n电子书和智能手机的电源系统电子书和智能手机的电源系统n总结总结概 要手持式产品概述1概概 要要n手持式产品概述手持式产品概述n手持式产品的基本电源产品和发展趋势n电子书和智能手机的电源系统n总结概 要手持式产品概述2手持式产品概述手持式产品概述n手持式产品手持式产品、便携式产品便携式产品，基本上都是同一个概念，一般是锂电池或镍氢电池锂电池或镍氢电池等容量大、可充电电池供电的，有通信或娱乐或两者兼备通信或娱乐或两者兼备的移动电子产品。n市面上常见的产品如下手持式产品概述手持式产品、便携式产品，基本上都是同一个概念，3手机部件的电能消耗时间比例手机部件的电能消耗时间比例 n省电省电 禁止禁止PINPIN，待机状态电流，待机状态电流小小n采用高效率的开开关型电源器件关型电源器件手机部件的电能消耗时间比例 省电 禁止PIN，待机状态电流4手机电源结构图手机电源结构图AC220VAC220VAC/DC:5VAC/DC:5VUSBUSB接口接口锂电池锂电池3.6V-4.2V3.6V-4.2V电池电量计电池电量计电池保护电池保护ICIC双双N-CHN-CHMOSFETMOSFET DC/DC:5V/3.7-4.2V TO 3.3VDC/DC:5V/3.7-4.2V TO 3.3VDC/DC:3.3V TO 1.8VDC/DC:3.3V TO 1.8V等等LDO:1.8V TO 1.5VLDO:1.8V TO 1.5V等等外部电源输入外部电源输入主板电源模块主板电源模块WLED Driver IC:5V/3.7-4.2V WLED Driver IC:5V/3.7-4.2V TO 10VTO 10V等多种电压等多种电压Class DClass D：5V/3.7-4.2V 5V/3.7-4.2V输入输入锂电池锂电池充电管理模块充电管理模块锂电池锂电池充电管理模块充电管理模块驱动驱动ICIC的电源：的电源：5V/3.7-4.2V5V/3.7-4.2V 升压升压手机电源结构图AC220V锂电池 DC/DC:5V/35概概 要要n手持式产品概述n手持式产品的基本电源产品和发展趋势手持式产品的基本电源产品和发展趋势n电子书和智能手机的电源系统n总结概 要手持式产品概述6手持式产品的基本电源器件手持式产品的基本电源器件n手持产品电源器件的种类手持产品电源器件的种类 -LDO -DC/DC转换器 -LED驱动IC -D类音频功放 -锂电池充电管理IC -锂电池保护IC -OLED驱动IC的电源器件 -AC/DC转换器手持式产品的基本电源器件手持产品电源器件的种类7线性调整器线性调整器LDO-R1118LDO-R1118nLDO-LDO-Low drop out regulator，线性电压调整器R1R1R2R2LDOLDO是模拟电源是模拟电源器件器件nV Vo o=V=Vrefref*(1+R1/R2)*(1+R1/R2)线性调整器LDO-R1118LDO-Low dr8n固定式两个电容两个电容，可调式增加两个电阻两个电阻nV Vi i-V-Vo o V Vdropoutdropoutn效率效率 =V=Vo o/V/Vi in如果3.3V3.3V输入输入，1.8V1.8V输出输出，效效率率是1.8/3.3=0.545，即54.5%54.5%n采用CMOSCMOS工艺工艺的输出电流 较小，一般在1A1A以下n采用BipolarBipolar工艺工艺设计的输出 电流较大，最高的有7A7A线性调整器线性调整器LDO-R1118LDO-R1118固定式两个电容，可调式增加两个电阻线性调整器LDO-R9DC/DCDC/DC转换器降压型转换器降压型 -LTC3409-LTC3409n开关器件的工作原理：开关器件的工作原理：通过反馈信号与参考信号的比较，来控制功率开关管的开通与关断的时间；n开关信号产生开关信号产生、MOSFETMOSFET驱动驱动、Power Power MOSFETMOSFETn同步开关结构同步开关结构nPower MOSFETPower MOSFET分别是P-CH MOSFETP-CH MOSFET、N-CH N-CH MOSFETMOSFETN-CH MOSFETN-CH MOSFETP-CH MOSFETP-CH MOSFETDC/DC转换器降压型-LTC3409开关器件的工作原10n输入电压输入电压：1.6V-5.5V nV Vo o=V=Vref ref*(1+*(1+R1/R2)R1/R2)n工作频率工作频率：1-3MHzn效率效率：最高95%95%DC/DCDC/DC转换器降压型转换器降压型-LTC3409-LTC3409储能电感储能电感输入电压：1.6V-5.5V DC/DC转换器降压型-11DC/DCDC/DC转换器升压型转换器升压型 -LTC3460-LTC3460n开关信号产生开关信号产生、MOSFETMOSFET驱动驱动、功率开关管功率开关管n输出电流敏感输出电流敏感模块模块控制输出电流的大小输出电流检测输出电流检测DC/DC转换器升压型-LTC3460开关信号产生、M12n输入电压输入电压：2.5V-16V n输出电压输出电压：最高36VnV Vo o=V=Vrefref*(1+R1/R2)*(1+R1/R2)n工作频率工作频率：1.3MHzn效率效率：最高87%DC/DCDC/DC转换器升压型转换器升压型-LTC3460-LTC3460储能电感储能电感输入电压：2.5V-16V DC/DC转换器升压型-L13WLEDWLED驱动驱动IC-LTC3593 IC-LTC3593 工作原理工作原理：高亮度白光LED灯是电流电流型的发光器件型的发光器件，在输入电压超过起辉阈值电压后，随着电流的增大电流的增大而亮度增加；串联型驱动串联型驱动IC=IC=升升压压+恒流恒流电流敏感模块：恒电流敏感模块：恒流、限流流、限流电流敏感模块电流敏感模块功率开关管功率开关管WLED驱动IC-LTC3593 工作原理：高亮度白光14WLEDWLED驱动驱动IC-LTC3593IC-LTC3593工作电压工作电压：2.7V-5.5V输出电压输出电压：最高40V输出电流输出电流：最大45mA工作频率工作频率：1MHz效率效率：92%-94%WLED驱动IC-LTC3593工作电压：2.7V-15D D类音频功放类音频功放 -TPA2039D1-TPA2039D1n差分的输入模式差分的输入模式，提高抗干扰能力n同步开关模式同步开关模式同步开关型结构同步开关型结构D类音频功放-TPA2039D1差分的输入模式，提高抗16D D类音频功放类音频功放 TPA2039D1 TPA2039D1工作电压工作电压：2.5V-5.5V输出功率输出功率：最大3.24W输出负载输出负载：4ohm/8ohm最高效率最高效率：93%D类音频功放 TPA2039D1工作电压：2.5V-517锂电池充电管理锂电池充电管理ICLTC1733ICLTC1733框图框图n电池电压检测电池电压检测n过温保护模块过温保护模块过温保护模块过温保护模块锂电池充电管理ICLTC1733框图电池电压检测过温保护模18锂电池充电管理锂电池充电管理IC-LTC1733IC-LTC1733n工作原理工作原理：针对一颗已经放完电或剩余部分电量的锂电池，最佳的充电曲线是先涓流充电一段时间到一定电压，然后再恒流充电到电池高压，然后恒压到充满，这样的充电曲线可以充分充满锂电池并延长电池寿命。n充电电流充电电流：最大1.5A涓流涓流恒流恒流恒流恒流恒压恒压锂电池充电管理IC-LTC1733工作原理：针对一颗已19锂电池保护锂电池保护IC-S8211IC-S8211框图框图n锂电池保护IC有过充电过充电保护，过放电过放电保护、过电流过电流保护等功能锂电池保护IC-S8211框图锂电池保护IC有过充电保20锂电池保护锂电池保护IC-S8211IC-S8211应用电路应用电路双路低压双路低压N-CH MOSFETN-CH MOSFETn锂电池保护IC有过过充电保护，过放电充电保护，过放电保护、过电流保护保护、过电流保护等功能等功能n锂电池保护IC主要通过精确检测到的实时电池电压实时电池电压，与预设的电压值对比，从而驱动外围的驱动外围的MOSFETMOSFET，实现各种保护功能锂电池保护IC-S8211应用电路双路低压N-CH M21OLEDOLED驱动驱动ICIC的电源器件的电源器件STOD02STOD02n驱动器件的需求驱动器件的需求：正负两路电压输出n同步开关型结构同步开关型结构正电压升压模块正电压升压模块OLED驱动IC的电源器件STOD02驱动器件的需求：正电22OLED驱动IC的电源器件STOD02显示器灰度工作原理：显示器灰度工作原理：AMOLED或TFT-LCD显示器都需要正负电压，正电压开通，负电压调整显示灰度工作电压工作电压：2.5V-4.5V输出正电压输出正电压：4.6V输出负电压输出负电压：-2.3V -5.9V可调工作频率工作频率：1.6MHz最高效率最高效率：85%OLED驱动IC的电源器件STOD02显示器灰度工作原理：23AC/DCAC/DC转换器转换器 -TNY278-TNY278 内部框图内部框图nTNY278TNY278适配器应用时输出功率为适配器应用时输出功率为10W10W内置的高压内置的高压功率功率 MOSFET MOSFET电流敏感模块电流敏感模块振荡源振荡源AC/DC转换器-TNY278 内部框图TNY278适24AC/DCAC/DC转换器转换器-TNY278-TNY278应用图应用图整流桥整流桥钳位电路钳位电路集成集成MOSFET MOSFET 的的AC/DCAC/DC转换器转换器光耦隔离兼光耦隔离兼反馈信号反馈信号高频变压器高频变压器/脉冲变压器脉冲变压器AC/DC转换器-TNY278应用图整流桥钳位电路集成MO25手持式产品电源器件发展趋势手持式产品电源器件发展趋势n面向主板电源系统面向主板电源系统 PMU PMU LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几种或全部集成；手持式产品电源器件发展趋势面向主板电源系统 PMU 26集成式的电源模块集成式的电源模块PMULT3555PMULT3555n电子书翰林电子书翰林V5V5采用的电采用的电源模块源模块nUSB/WALLUSB/WALL输输入兼容的充入兼容的充电模块电模块n3 3路路DC/DCDC/DC转转换器换器n1 1路路LDOLDOnI2CI2C接口接口集成式的电源模块PMULT3555电子书翰林V5采用的电源27手持式产品电源器件发展趋势手持式产品电源器件发展趋势n面向主板电源系统面向主板电源系统 PMU PMU LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几种或全部集成；n面向电池包面向电池包-智能电池管理系统智能电池管理系统ICIC 集成锂电池充电管理模块、锂电池保护模块、电池电量计等三模块成智能电池系统IC；手持式产品电源器件发展趋势面向主板电源系统 PMU 28集成式的智能电池系统集成式的智能电池系统 -ATmega406-ATmega406nMCUMCU、库伦计模库伦计模块块、MOSFETMOSFET驱动驱动模块模块n 四路电池电压四路电池电压，一路温度传感器一路温度传感器n3 3个充放电和预个充放电和预充电充电FETFET驱动输驱动输出出nSMBusSMBus通信接口通信接口MCU充放电与保护模块电量检测模块集成式的智能电池系统-ATmega406MCU、库伦29集成式的智能电池系统集成式的智能电池系统 -ATmega406-ATmega406n外置P-CH P-CH MOSFETMOSFET，实现预预充电功能充电功能n外围P-CH P-CH MOSFETMOSFET预充电预充电MOSFETMOSFET充放电、保护充放电、保护集成式的智能电池系统-ATmega406外置P-CH30手持式产品电源器件发展趋势手持式产品电源器件发展趋势n面向主板电源系统面向主板电源系统 PMU IC PMU IC LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几种或全部集成；n面向电池包面向电池包-智能电池管理系统智能电池管理系统ICIC 集成锂电池充电管理模块、锂电池保护模块、电池电量计等三模块成智能电池系统IC；n面向显示模块面向显示模块-显示控制器显示控制器ICIC 集成CPU、驱动IC的电源器件、时序控制IC等成显示控制器；手持式产品电源器件发展趋势面向主板电源系统 PMU IC31概概 要要n手持式产品概述n手持式产品的基本电源产品和发展趋势n电子书和智能手机的电源系统电子书和智能手机的电源系统n总结概 要手持式产品概述32E-BookE-Book方案概述方案概述nE-BookE-Book方案方案：主要有CPUCPU、电源模块电源模块、MemoryMemory、WirelessWireless模块模块、显示屏及控制器驱显示屏及控制器驱动模块动模块等硬件模块。n在国内的国内的E-BookE-Book产品产品中，有些模块是没有，如图中可选模块。电源管理模块电源管理模块大容量锂电大容量锂电池池电子纸显示器电子纸显示器可选可选可选可选E-Book方案概述E-Book方案：主要有CPU、电源模块33Amazon-Kindle2 Amazon-Kindle2 拆解图片拆解图片Kindle 2Kindle 25-6”EPD e-Book5-6”EPD e-BookAmazon-Kindle2 拆解图片Kindle 234Amazon-Kindle2 Amazon-Kindle2 拆解图片拆解图片QualcommQualcomm电源电源 PM6650PM6650；基带；基带CPUCPU无线接收无线接收/发射器发射器 无线功放无线功放 Skyworks Skyworks MEMORY SAMSUNGMEMORY SAMSUNG(NAND+DDR)(NAND+DDR)电池电量计电池电量计 TI TI BQ27210BQ27210 电池保护电池保护ICICTI TI BQ24314 BQ24314 Amazon-Kindle2 拆解图片Qualcomm电池35Amazon-Kindle2 Amazon-Kindle2 拆解图片拆解图片nE-inkE-ink电子纸显示器，电子纸显示器，Gate driver/Source driver 的正负两路DC/DC变压电源器件LT3463LT3463Amazon-Kindle2 拆解图片E-ink电子纸显示36Amazon-Kindle2Amazon-Kindle2主板图片主板图片NAND FLASH NAND FLASH Kindle 2:2GBKindle 2:2GBEPDEPD控制器模块控制器模块电源模块电源模块+充电管理充电管理MC13783MC13783CPU Freescale CPU Freescale i.MX31i.MX31+32Mx32 DDR+32Mx32 DDRAmazon-Kindle2主板图片NAND FLASH 37Amazon-Kindle2 Amazon-Kindle2 方案框图方案框图i.MX31i.MX31(ARM11(ARM11核核)FreescaleFreescaleNAND FlashNAND FlashSamsungSamsung32MB DDR 32MB DDR SamsungSamsungS1D13521S1D135214Mx324Mx32SDRAM SDRAM SamsungSamsungNOR Flash NOR Flash NumonyxNumonyxMC13783 MC13783 Power+Power+chargerchargerFreescaleFreescaleE ink E ink 显示器显示器CDMACDMA无线模块无线模块USBUSB模块模块n 电池部分电池部分:电池电量计电池电量计IC BQ27210 IC BQ27210;电池保护电池保护IC-IC-BQ24314BQ24314LT3436LT3436DC/DCDC/DCLTLTGate driverGate driverSource driverSource driverAmazon-Kindle2 方案框图i.MX31NAND38集成式电源模块集成式电源模块PMU MC13783PMU MC13783nUSB/WALLUSB/WALL输入充电输入充电管理模块管理模块nMIC/SpeakerMIC/Speaker音频功音频功放放nWLEDWLED背光驱动背光驱动ICICn4 DC/DC Buck4 DC/DC Buckn1 DC/DC Boost1 DC/DC Boostn14 LDO14 LDOnSPISPI接口接口集成式电源模块PMU MC13783USB/WALL输入39集成式电源模块集成式电源模块PMU MC13783PMU MC13783nUSB/WALLUSB/WALL输入充电输入充电管理模块管理模块nMIC/SpeakerMIC/Speaker音频功音频功放放nWLEDWLED背光驱动背光驱动ICICn4 DC/DC Buck4 DC/DC Buckn1 DC/DC Boost1 DC/DC Boostn14 LDO14 LDOnSPISPI接口接口集成式电源模块PMU MC13783USB/WALL输入40集成式电源模块集成式电源模块PMU PM6650PMU PM66506 63 3Class ABOTGOTGTransceiver集成式电源模块PMU PM665063Class AB41智能手机的模块图智能手机的模块图GSM PA GPS ICApplicationProcessorGSM/UMTSTransceiver3G PAWiFi/FM/BluetoothSOCCameraCISNAND Flash NAND Flash PMU ICDC/DC&LDOPM ICDC/DCBatteryFuel gaugeProtection ICN-CH MOSFETSpeakerEarpieceMicBasebandProcessorNOR FlashNOR Flash+DDR+DDRAudio CODECDisplay PanelTouchscreen controller ICTFT Driver IC；LED Driver ICSIM CardGPS LNAWiFi/FM/BluetoothLNA智能手机的模块图GSM PA GPS ICApplicat42iPhone 3GSiPhone 3GS智能手机智能手机AppleApple第三代智能手机第三代智能手机iPhone 3GSiPhone 3GSiPhone 3GS智能手机Apple第三代智能手机43iPhone-3GSiPhone-3GS的显示器的显示器3.5”LTPS LCD3.5”LTPS LCD屏，驱动屏，驱动ICIC是是Samsung S6D066A0XSamsung S6D066A0X、德国德国BaldaBalda公司公司电容式触摸屏电容式触摸屏iPhone-3GS的显示器3.5”LTPS LCD屏，驱动44iPhone-3GSiPhone-3GS的电池包的电池包锂离子电池锂离子电池 3.7V 1219mAH3.7V 1219mAH内置保护板：内置保护板：保护保护ICICSeiko S8211Seiko S8211电池电量计电池电量计ICICTI BQ27541TI BQ27541iPhone-3GS的电池包锂离子电池 45iPhone-3GSiPhone-3GS的主板图的主板图AppleApple定制电源，定制电源，D1755AD1755A(Dialog Semiconductor)(Dialog Semiconductor)InfineonInfineonPMB8878PMB8878基带处理器基带处理器iPhone-3GS的主板图Apple定制电源，D1755A46iPhone-3GSiPhone-3GS的无线模块的无线模块Band I/II/IIIBand I/II/IIIW-CDMAW-CDMAPower AmpPower AmpTQM676031A/TQM676031A/TQM666032A/TQM666032A/TQM616035A TQM616035A TriQuintTriQuintQuad-band GSM Quad-band GSM/UMTS/UMTS 收发器收发器PMB6952PMB6952InfineonInfineon基带处理器基带处理器PMB8878PMB8878InfineonInfineon电源模块电源模块PMB6820PMB6820InfineonInfineonQuad-band Quad-band GSM/EDGEGSM/EDGEPower AmpPower AmpSKY77340SKY77340SkyworksSkyworksiPhone-3GS的无线模块Band I/II/III47iPhone 3GSiPhone 3GS方案框图方案框图PMB2525PMB2525Quad-band Quad-band GSM/EDGE PAGSM/EDGE PASKY77340 SKY77340 SkyworksSkyworksA-GPS PMB2525A-GPS PMB2525GPS LNA BGA615L7GPS LNA BGA615L7InfineonInfineonApplicationApplicationProcessorProcessorS5PC100S5PC100SamsungSamsungGSM/UMTSGSM/UMTSTransceiverTransceiverPMB6952PMB6952InfineonInfineonBand IIBand IIW-CDMA PA W-CDMA PA TQM666032ATQM666032ATriQuintTriQuintBand IBand IW-CDMA PA W-CDMA PA TQM676031ATQM676031ATriQuintTriQuintBand IIIBand IIIW-CDMA PA W-CDMA PA TQM616035ATQM616035ATriQuintTriQuintWi-Fi/FM/BluetoothWi-Fi/FM/BluetoothTransceiverTransceiverBCM4325 BroadcomBCM4325 BroadcomLNA RF5511 LNA RF5511 RFMDRFMD3MP Camera3MP CameraOV3650OV3650OmniVisionOmniVisionMotor driver ICMotor driver ICBU5609 RohmBU5609 RohmTouchscreenTouchscreenControllerControllerF761586CF761586CTITI16GB NAND Flash 16GB NAND Flash TH58NVG7D2ELA89TH58NVG7D2ELA89ToshibaToshibaPMICPMICPMb6820PMb6820InfineonInfineonBattery 3.7VBattery 3.7V 1219mAH 1219mAHFuel GaugeFuel GaugeTI BQ27541TI BQ27541Protection ICProtection ICSeiko S8211Seiko S8211SpeakerSpeakerEarpieceEarpieceMicMicBaseband Baseband ProcessorProcessorPMB8878PMB8878InfineonInfineon16MB NOR Flash16MB NOR Flash+16MB DDR+16MB DDRPF36MY1EEPF36MY1EENumonyxNumonyx256MB DDR256MB DDRECK2132C2ECK2132C2PD-50PD-50ElpidaElpidaAudio CODECAudio CODEC42L6142L61Cirrus LogicCirrus LogicLTPS LCD PANELLTPS LCD PANELDriver ICDriver ICS6D066A0XS6D066A0XSamsungSamsungPMICPMICD1755AD1755ADialog Dialog iPhone 3GS方案框图PMB2525Quad-band48集成式电源管理模块集成式电源管理模块PMU-PMB6820PMU-PMB6820n充电管理模块充电管理模块ICICn3 3路高效率的路高效率的DC/DCDC/DCn14 LDO14 LDO，包括，包括RFRF 低噪声低噪声LDOLDOn音频功放音频功放nWLEDWLED驱动驱动ICIC集成式电源管理模块PMU-PMB6820充电管理模块I49概概 要要n手持式产品概述n手持式产品的基本电源产品和发展趋势n电子书和智能手机的电源系统n总结总结概 要手持式产品概述50基本电源器件和系统级模块基本电源器件和系统级模块ICICn手持产品的基本电源器件：手持产品的基本电源器件：除了LDO是线性的工作机制，其他都是开关型器件；所有器件都有省电控制的管脚-shutdownshutdown或ENEN。-LDO -DC/DC -LED驱动IC -D类音频功放 -锂电池充电管理IC -锂电池保护IC -OLED驱动IC的电源器件 -AC/DC转换器n面向主板电源系统面向主板电源系统 -PMU ICn面向电池包面向电池包 -智能电池管理系统IC基本电源器件和系统级模块IC手持产品的基本电源器件：除了LD51-谢谢 谢谢 -谢 谢-52