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摘要:移动通信终端产品在我们的日常生活中已经非常普及,因此,其设计的安全性问题显得尤为重要。就移动终端产品安全隐患最大的地方——电源管理设计,提出了一些设计理念以提高产品的安全性。
关键词:移动通信;终端电源管理;设计原理
引言
通信电源稳定可靠的运行是整个通信系统正常运行的基础,因此,通信电源的配置必须科学、合理、规范。随着当今时代电子科学技术的不断更新,社会的不断进步,移动通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。它的准确程度,将直接影响到电源系统的可靠性与经济。
1.移动电源工作原理
移动电源不是一次性设备,它可以反复使用数百次以上。所以当移动电源电能使用完后,我们必须给移动电源充电。其原理和给手机充电一样。连接到5V的USB 电脑接口或USB 充电器上即可给移动电源充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压,自动调节充电电流。过程有:预充,恒压充电,和浮充充电等。
2.移动通信终端产品锂离子电源管理的原理及设计
锂离子电源管理的设计主要是针对锂离子电池的特性来进行的。锂离子电池的安全性能及供电性能主要体现在其充放电参数的控制上。图1为锂电池电源管理原理图。该图由控制芯片和外围电路组成。接下来,我们就图1从锂电池放电、充电两个方面来探讨如何实现锂电池的管理。
2.1移动电源电路图和PCB原理图
以下图中包含移动电源原理、常见电路图和pcb原理图,可以使你对移动电源有直观和清晰的认识。充电管理电路在对锂电池进行充电时,更是一个复杂的过程,既要保证锂电池能够充满,又要保证锂电池的性能,最重要的是要保证锂电池不能过充。如果锂电池在充电过程中充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液等不良现象。同时,其电性能也会显著降低。
系统就会在设定好的参数下完成一系列工作。尤其注意的是不要在工作中对其进行设定,容易造成系统冲突而影响工作稳定性,LP3970将多个系统整合到一个设备中,大量系统级模块的整合协作简化了设计流程,同时能在极具竞争力的价位上提供高精密度的产品。
2.2移动电源目标市场
手机市场:拥有手机的用户是国内市场的消费主力,由于手机的电池持续供电有限性,越来越多的PDA多功能手机耗电量加大等等,移动电源最终将成为手机时尚一族的必备品。
旅游市场:户外自助游、商务人士外出,对通讯、摄像、音乐、娱乐等应用功能随时随地有需求,在旅途过程中的持续供电成为共有的瓶颈。
配套市场:新型的大功率手机、移动电视等终端多功能移动数码产品配套的捆绑销售。促销市场:移动、联通等全国各地区的促销活动,以及各种大型会议、网络会员市场。
礼品市场:送方便、送时尚是当今礼品市场的主要卖点,移动电源不论在功能上还是新意上都涵盖了礼品的概念。
港口酒店:飞机场、各类酒店和综合的各类休闲场所。这几类地方是手机用户出现没电,对移动电源需求最突显的几个场所。
2.3LP3970的电源管理特性
本系统中使用了美国国家半导体(NS)产品系列中的LP3970,它可作为单独的IC使用或用作整个平台解决方案的一个组成部分,它具有的超低电流模式技术和超低的电流干扰。LP3970将多个系统整合到一个设备中,大量系统级模块的整合协作简化了设计流程,同时能在极具竞争力的价位上提供高精密度的产品。
在工作中,为了保证直流电源的持续供电,应按照周期对电池组进行更换,此时则可以利用移动电源,完成于变电站蓄电池的并行,因此,可以采用串行接口缩小产品体积,精简机械设计,降低系统功率,减少电磁干扰,并削减系统成本。
3.移动电源各个组成部分
移动电源是一个集储电,升压,充电管理于一体的便携式设备。储电介质一般采用锂电电芯,因为锂电电芯体积相对小巧,容量大,市场流通广,价格适中,被广泛用于数码产品。锂电的电压在2.7-4.2V 之间,電压随着电量的下降而下降。而2.7-4.2V的电压是不能直接给其它数码产品充电的,因为数码产品的锂电电压也是2.7-4.2V,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能是必须要有升压系统,把2.7-4.2V 的锂电电压升压到5V,这样就可以给其它数码产品充电了,如手机,MP4,平板电脑,PSP等。
目前绝大多数的处理器是用CMOS 工艺制造的。而CMOS电路的总功耗是动态功耗与静态功耗之和,当电路工作或逻辑状态转换时会产生动态功耗,未发生转换时晶体管漏电流会造成静态功耗:
式中C为电容,为开关频率,为电源电压,为漏电流。为动态功耗,为静态功耗。在电源管理设计实现中,重点是动态功耗。从式中可以看出:降低电压对功耗的贡献是2次方的;降低时钟也可降低功耗,但它同时也降低性能,延长同一任务的执行时间。所以,选择满足性能所需的最低时钟频率,在时钟频率和各种系统部件运行电压要求范围内,设定最低的电源电压,将会大量减少系统功耗。基于这种思想的电源管理方法如图2所示,它能动态的改变CPU时钟,降低处理器的时钟频率。
摘要:移动通信终端产品在我们的日常生活中已经非常普及,因此,其设计的安全性问题显得尤为重要。就移动终端产品安全隐患最大的地方——电源管理设计,提出了一些设计理念以提高产品的安全性。
关键词:移动通信;终端电源管理;设计原理
引言
通信电源稳定可靠的运行是整个通信系统正常运行的基础,因此,通信电源的配置必须科学、合理、规范。随着当今时代电子科学技术的不断更新,社会的不断进步,移动通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。它的准确程度,将直接影响到电源系统的可靠性与经济。
1.移动电源工作原理
移动电源不是一次性设备,它可以反复使用数百次以上。所以当移动电源电能使用完后,我们必须给移动电源充电。其原理和给手机充电一样。连接到5V的USB 电脑接口或USB 充电器上即可给移动电源充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压,自动调节充电电流。过程有:预充,恒压充电,和浮充充电等。
2.移动通信终端产品锂离子电源管理的原理及设计
锂离子电源管理的设计主要是针对锂离子电池的特性来进行的。锂离子电池的安全性能及供电性能主要体现在其充放电参数的控制上。图1为锂电池电源管理原理图。该图由控制芯片和外围电路组成。接下来,我们就图1从锂电池放电、充电两个方面来探讨如何实现锂电池的管理。
2.1移动电源电路图和PCB原理图
以下图中包含移动电源原理、常见电路图和pcb原理图,可以使你对移动电源有直观和清晰的认识。充电管理电路在对锂电池进行充电时,更是一个复杂的过程,既要保证锂电池能够充满,又要保证锂电池的性能,最重要的是要保证锂电池不能过充。如果锂电池在充电过程中充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液等不良现象。同时,其电性能也会显著降低。
系统就会在设定好的参数下完成一系列工作。尤其注意的是不要在工作中对其进行设定,容易造成系统冲突而影响工作稳定性,LP3970将多个系统整合到一个设备中,大量系统级模块的整合协作简化了设计流程,同时能在极具竞争力的价位上提供高精密度的产品。
2.2移动电源目标市场
手机市场:拥有手机的用户是国内市场的消费主力,由于手机的电池持续供电有限性,越来越多的PDA多功能手机耗电量加大等等,移动电源最终将成为手机时尚一族的必备品。
旅游市场:户外自助游、商务人士外出,对通讯、摄像、音乐、娱乐等应用功能随时随地有需求,在旅途过程中的持续供电成为共有的瓶颈。
配套市场:新型的大功率手机、移动电视等终端多功能移动数码产品配套的捆绑销售。促销市场:移动、联通等全国各地区的促销活动,以及各种大型会议、网络会员市场。
礼品市场:送方便、送时尚是当今礼品市场的主要卖点,移动电源不论在功能上还是新意上都涵盖了礼品的概念。
港口酒店:飞机场、各类酒店和综合的各类休闲场所。这几类地方是手机用户出现没电,对移动电源需求最突显的几个场所。
2.3LP3970的电源管理特性
本系统中使用了美国国家半导体(NS)产品系列中的LP3970,它可作为单独的IC使用或用作整个平台解决方案的一个组成部分,它具有的超低电流模式技术和超低的电流干扰。LP3970将多个系统整合到一个设备中,大量系统级模块的整合协作简化了设计流程,同时能在极具竞争力的价位上提供高精密度的产品。
在工作中,为了保证直流电源的持续供电,应按照周期对电池组进行更换,此时则可以利用移动电源,完成于变电站蓄电池的并行,因此,可以采用串行接口缩小产品体积,精简机械设计,降低系统功率,减少电磁干扰,并削减系统成本。
3.移动电源各个组成部分
移动电源是一个集储电,升压,充电管理于一体的便携式设备。储电介质一般采用锂电电芯,因为锂电电芯体积相对小巧,容量大,市场流通广,价格适中,被广泛用于数码产品。锂电的电压在2.7-4.2V 之间,電压随着电量的下降而下降。而2.7-4.2V的电压是不能直接给其它数码产品充电的,因为数码产品的锂电电压也是2.7-4.2V,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能是必须要有升压系统,把2.7-4.2V 的锂电电压升压到5V,这样就可以给其它数码产品充电了,如手机,MP4,平板电脑,PSP等。
目前绝大多数的处理器是用CMOS 工艺制造的。而CMOS电路的总功耗是动态功耗与静态功耗之和,当电路工作或逻辑状态转换时会产生动态功耗,未发生转换时晶体管漏电流会造成静态功耗:
式中C为电容,为开关频率,为电源电压,为漏电流。为动态功耗,为静态功耗。在电源管理设计实现中,重点是动态功耗。从式中可以看出:降低电压对功耗的贡献是2次方的;降低时钟也可降低功耗,但它同时也降低性能,延长同一任务的执行时间。所以,选择满足性能所需的最低时钟频率,在时钟频率和各种系统部件运行电压要求范围内,设定最低的电源电压,将会大量减少系统功耗。基于这种思想的电源管理方法如图2所示,它能动态的改变CPU时钟,降低处理器的时钟频率。