2S解决方案 - 移动设备电池续航时间如何延长？

　　对许多设计而言，针对锂聚合物电池的2S配置可支持生产商想要的封装选项，以及对越来越多的便携式系统的电压兼容性，从高端智能手机到平板手机和可翻转式平板电脑，再到笔记本电脑。对于笔记本电脑，比旧式3S和4S更低的电压可与今天的内核电压进行更好的兼容，而且不会导致电池组放电率过高的问题。对于较大的智能手机设计，该电压水平有助于确保峰值电流消耗维持在不影响长期电池容量范围之内，并适合当前的轻薄外形设计。

　　尽管智能手机设计中的较高电压可能看似不符合生产商对更长电池寿命的要求，但通过改变供电策略可以有效地解决这个问题。虽然降压转换器会在输入和输出电压之比增加时在效率上受到影响，但增加预稳压步骤可使降压电路中的损耗保持较低水平，还可提供与 2S解决方案的较高电压的兼容性。

　　

　　解决方法是采用固定比率电源转换器架构——把2S电池组名义上的7.2V电压对半减至3.6V，而3.6V则完全在现有降压转换器的高效转换范围之内。除了支持高效转换策略，使用此类电源转换器还意味着，针对1S配置的降压转换器能够轻松地被再次用于围绕 2S 电池组而进行的设计，从而缩短新品上市时间。

　　例如，Dialog的DA9312（图3）中的电源转换器，从非常低的电流到最大电流 10A均能提供平稳的效率曲线。与现有降压转换器一起使用时，附加的电压转换只会带来些许额外损耗，这完全可以通过使用一个2S电池组运行大量低压降压转换器而带来的寿命优势得到弥补。

　　2S电池组的输出电压可直接与为外设（如USB和其他接口）供电的降压转换器进行连接，这些外设需要的电压高于内核逻辑使用的电压，以便兼容外围电路。DA9312这类器件利用了2S配置的这个优势，通过集成两个降压转换器并配上它们的功率FET。

　　为支持这些较高电压接口上的高峰值容量，两个降压转换器可采用双相策略作为一对转换器来运行。在电源转换器向外部内核逻辑降压转换器或系统PMIC提供10A电流以外，双相拓扑允许再额外提供最大10A的峰值电流。

　　因为可将多个电压转换器的功能集成在一个封装之中，从而得到一种更小的整体电源管理解决方案。在目前的设计中，PCB板的面积一大部分专用于电源管理。在有些最新设计中可达到PCB面积的40%，这在很大程度上是由于SoC器件集成度的不断提高。通过使用超高集成度的SoC来为电池提供更多电路板空间，PCB本身也在逐渐缩小。那么遵循相同的SoC趋势，电源管理电路本身也可以缩小，并为增加电池容量提供更多机会。

　　

　　DA9312使用的电压转换器拓扑的另一优势是，无需外部电感，只需电容就可以运行。这不仅可以节省电路板空间，还提高了系统生产商提供超薄产品的能力。由于需要线圈，电感难以制作成较薄外形。但是电容的尺寸和形状具有较大的灵活性。使用高开关频率，例如两个降压转换器使用的1.5MHz，外部无源器件可以进一步缩小，以节省PCB空间。芯片级封装的使用旨在支持紧凑的布线，同时帮助减少占用PCB面积。

　　通过结合使用2S电池组和由DA9312所支持的高集成度电压转换策略，与现有分立解决方案相比，不仅有可能使PCB面积减半，还有可能使元件数量和PCB高度减半。此方法证明了将生命周期电源效率纳入考虑，并将电源管理芯片与电池架构进行协同优化的好处。