本文討論動(dòng)態(tài)電源路徑管理 (DPPM)，這是當(dāng)今常用的電源管理方案。 DPPM 控制環(huán)路根據(jù)輸入源電流的容量和負(fù)載電流的水平動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流，以獲得給定源和系統(tǒng)負(fù)載的短充電時(shí)間。借助 DPPM，即使使用深度放電的電池，一旦應(yīng)用輸入源，系統(tǒng)也可以立即獲得電源。還討論了系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)方法。

動(dòng)態(tài)電源路徑管理概述

在移動(dòng)設(shè)備中，充電器 IC 用于在使用外部電源時(shí)對電池進(jìn)行充電。移動(dòng)設(shè)備的系統(tǒng)負(fù)載可以由電池、輸入源或兩者供電，具體取決于電池和系統(tǒng)負(fù)載連接。為了控制這種電源選擇，需要一種電源管理方案。

動(dòng)態(tài)電源路徑管理（DPPM）是移動(dòng)應(yīng)用中的電源路徑管理方案。圖 1 顯示了 DPPM 的基本功率級(jí)結(jié)構(gòu)。

圖 1：NVDC 電源路徑管理結(jié)構(gòu)

在 DPPM 中，系統(tǒng)負(fù)載連接到系統(tǒng)總線 (VSYS)。 VSYS 可以通過電池 FET 從電池供電，或者通過DC/DC 轉(zhuǎn)換器 或低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器從輸入源供電。當(dāng)輸入源不可用時(shí)，電池 FET 完全導(dǎo)通，因此電池為系統(tǒng)負(fù)載供電。

當(dāng)應(yīng)用輸入源時(shí)，VSYS 由輸入 DC/DC 轉(zhuǎn)換器或 LDO 調(diào)節(jié)。同時(shí)，VSYS 通過電池 FET 向電池提供充電電流。該充電模式優(yōu)先給系統(tǒng)負(fù)載供電，剩余電量用于充電。根據(jù)輸入源能力和系統(tǒng)負(fù)載水平動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電流，以獲得短充電時(shí)間。

在上述充電過程中，如果系統(tǒng)負(fù)載超過輸入源的功率能力，VSYS將會(huì)下降。一旦 VSYS 下降到 DPPM 閾值，DPPM 控制環(huán)路就會(huì)激活并自動(dòng)降低充電電流，以防止 VSYS 進(jìn)一步下降。這個(gè)過程也稱為DPPM模式。

DPPM 模式的工作原理

在 DPPM 模式下，如果充電電流減小至零，并且系統(tǒng)負(fù)載仍超過輸入功率能力，VSYS 會(huì)繼續(xù)下降。一旦 VSYS 降至電池電壓 (VBAT) 以下，電池就會(huì)通過電池 FET 為 VSYS 供電。這稱為補(bǔ)充模式。在補(bǔ)充模式下，輸入源和電池同時(shí)為系統(tǒng)供電。

在進(jìn)入補(bǔ)充模式之前，如果電池 FET 處于線性模式（未完全導(dǎo)通，例如當(dāng) VBAT < VSYS_MIN + DV 時(shí)，或在啟動(dòng)瞬態(tài)期間），為了確保進(jìn)出補(bǔ)充模式的平滑過渡，理想的二極管模式更適合控制電池 FET，例如 MP2624A 中的那種。

在理想二極管模式下，電池 FET 作為理想二極管運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)電壓比電池電壓低 40 mV 時(shí)，電池 FET 開啟并調(diào)節(jié)電池 FET 的柵極驅(qū)動(dòng)器。電池 FET 的壓降 (VDS) 約為 20 mV。隨著放電電流的增加，電池 FET 獲得更強(qiáng)的柵極驅(qū)動(dòng)和更小的導(dǎo)通電阻 (RDS)，直到電池 FET 完全導(dǎo)通。當(dāng)放電電流變低時(shí)，理想二極管環(huán)路會(huì)產(chǎn)生較弱的柵極驅(qū)動(dòng)和較大的 RDS(ON)，以在電池和系統(tǒng)之間保持 20 mV 的差異，直到電池 FET 關(guān)閉。

DPPM 模式下的 VSYS 調(diào)節(jié)可以根據(jù)系統(tǒng)要求靈活調(diào)整。如果從輸入到系統(tǒng)的前端轉(zhuǎn)換器是 LDO，則可以將 VSYS 設(shè)置為特別有利于系統(tǒng)要求的水平。例如，MP2661 的 VSYS 為 4.65V，MP2660 的 VSYS 為 5.0V。

如果從輸入到系統(tǒng)的前端轉(zhuǎn)換器是DC/DC轉(zhuǎn)換器，VSYS通常設(shè)置為跟隨電池電壓以提高效率。這通常稱為窄電壓直流 (NVDC)。

充電器 IC 中 DPPM 控制的優(yōu)勢

DPPM控制的優(yōu)點(diǎn)是：

一旦應(yīng)用輸入源，無論電池是否耗盡，系統(tǒng)都會(huì)立即獲得電力。

充電電流根據(jù)輸入源和系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)短的充電時(shí)間。

DPPM控制的局限性在于確保不同操作模式之間的平滑過渡很復(fù)雜。通常，電池 FET 控制需要 VSYS 環(huán)路、理想二極管環(huán)路、充電電壓和充電電流環(huán)路。

通過 DPPM 控制，即使電池電量耗盡，系統(tǒng)也可以在輸入源接通后立即獲得電源。具有 DPPM 控制功能的充電器 IC還可以優(yōu)化充電電流，以充分利用輸入源電流能力。雖然DPPM的控制比較復(fù)雜，但DPPM廣泛應(yīng)用于需要電源選擇的充電器IC中。