移动应用需要电源路径管理

一种常用的电源路径管理方案，动态电源路径管理 (DPPM)，是一个控制回路，它根据输入源电流能力和负载电流水平动态调整充电电流，以实现给定电源和系统负载的最短充电时间.使用 DPPM，系统可以在输入电源后立即获得电力，即使是深度放电的电池。还讨论了系统电压调节方法。

在具有可充电电池的移动设备中，当使用外部电源时，需要一个充电器 IC 为电池充电。移动设备内部的系统负载可以由电池、输入源或两者提供，具体取决于电池和系统负载的连接。需要一种电源路径管理方案来处理这种电源选择。

动态电源路径管理是移动应用中最流行的电源路径管理方案。DPPM 的基本功率级结构如图 1 所示。

图 1：NVDC 电源路径管理结构。

在DPPM系统中，系统负载连接到系统总线（VSYS）。VSYS 可以通过电池 FET 从电池供电，也可以通过 DC/DC 转换器或 LDO 从输入源供电。当输入源不可用时，电池 FET 完全开启，因此电池为系统负载供电。

当应用输入源时，VSYS 由输入 DC/DC 转换器或 LDO 调节。同时，VSYS 通过电池 FET 为电池提供充电电流。在这种充电模式下，优先考虑系统负载，剩余电量用于充电。充电电流根据输入源能力和系统负载水平动态调整，实现最短充电时间。

在上述充电过程中，如果系统负载超过输入源的供电能力，VSYS 会下降。一旦 VSYS 下降到 DPPM 阈值，DPPM 控制回路就会激活并自动降低充电电流，以防止 VSYS 进一步下降。此过程也称为 DPPM 模式。

在 DPPM 模式下，如果充电电流降至零，并且系统负载仍超过输入功率能力，VSYS 将继续下降。一旦 VSYS 降至电池电压 (VBAT) 以下，电池就会  通过电池 FET向 VSYS供电。这称为补充模式。在补充模式下，输入源和电池同时为系统供电。

在进入补充模式之前，如果电池 FET 处于线性模式（未完全开启；例如，当 VBAT < VSYS_MIN + DV 时，或在启动瞬态期间），要确保平滑过渡在补充模式下，理想二极管模式更适合控制电池 FET，例如 MP2624A 中的一种。

在理想二极管模式期间，电池 FET 作为理想二极管运行。当系统电压低于电池电压 40 mV 时，电池 FET 开启并调节电池 FET 的栅极驱动器。电池 FET的电压降 (VDS) 约为 20 mV。随着放电电流的增加，电池 FET 获得更强的栅极驱动和更小的导通电阻 (RDS)，直到电池 FET 完全导通。当放电电流变低时，理想二极管环路会产生较弱的栅极驱动和较大的 RDS(ON) ，以在电池和系统之间保持 20mV 的差异，直到电池 FET 关闭。

DPPM 模式下的VSYS 调节可以灵活，具体取决于系统要求。如果从输入到系统的前端转换器是 LDO，则可以将 VSYS 设置为特别有利于系统要求的电平。例如，MP2661 的 VSYS 为 4.65 V，MP2660 的 V SYS 为 5.0 V。

如果从输入到系统的前端转换器是 DC/DC 转换器，通常将VSYS设置为跟随电池电压以提高效率。这通常被称为窄电压直流 (NVDC)。

DPPM 控制有几个优点。首先，一旦应用输入源，无论电池是否耗尽，系统都会立即获得电力。其次，充电电流根据输入源和系统负载动态调整，以实现最短充电时间。

DPPM 控制的局限性在于确保不同操作模式之间的平滑过渡很复杂。通常，电池 FET 控制需要一个 VSYS 环路、理想二极管环路、充电电压和充电电流环路。

使用 DPPM 控制，即使电池电量耗尽，系统也可以在输入电源后立即获得电力。带有 DPPM 控制的充电器 IC 还可以优化充电电流以充分利用输入源电流能力。虽然 DPPM 的控制比较复杂，但 DPPM 广泛用于需要选择电源的充电器 IC，例如 MP2624A 和 MP2660。

　　审核编辑：汤梓红