移動通信終端電源管理設計原理

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摘要：移動通信終端產品在我們的日常生活中已經非常普及，因此，其設計的安全性問題顯得尤為重要。就移動終端產品安全隱患最大的地方——電源管理設計，提出了一些設計理念以提高產品的安全性。

關鍵詞：移動通信；終端電源管理；設計原理

引言

通信電源穩定可靠的運行是整個通信系統正常運行的基礎，因此，通信電源的配置必須科學、合理、規范。隨著當今時代電子科學技術的不斷更新，社會的不斷進步，移動通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。它的準確程度，將直接影響到電源系統的可靠性與經濟。

1.移動電源工作原理

移動電源不是一次性設備，它可以反復使用數百次以上。所以當移動電源電能使用完后，我們必須給移動電源充電。其原理和給手機充電一樣。連接到5V的USB 電腦接口或USB 充電器上即可給移動電源充電。所以移動電源內部還必須有充電管理系統。充電管理系統能根據鋰電的電壓，自動調節充電電流。過程有：預充，恒壓充電，和浮充充電等。

2.移動通信終端產品鋰離子電源管理的原理及設計

鋰離子電源管理的設計主要是針對鋰離子電池的特性來進行的。鋰離子電池的安全性能及供電性能主要體現在其充放電參數的控制上。圖1為鋰電池電源管理原理圖。該圖由控制芯片和外圍電路組成。接下來，我們就圖1從鋰電池放電、充電兩個方面來探討如何實現鋰電池的管理。

2.1移動電源電路圖和PCB原理圖

以下圖中包含移動電源原理、常見電路圖和pcb原理圖，可以使你對移動電源有直觀和清晰的認識。充電管理電路在對鋰電池進行充電時，更是一個復雜的過程，既要保證鋰電池能夠充滿，又要保證鋰電池的性能，最重要的是要保證鋰電池不能過充。如果鋰電池在充電過程中充電電流過大，或充電時間過長，產生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液等不良現象。同時，其電性能也會顯著降低。

系統就會在設定好的參數下完成一系列工作。尤其注意的是不要在工作中對其進行設定，容易造成系統沖突而影響工作穩定性，LP3970將多個系統整合到一個設備中，大量系統級模塊的整合協作簡化了設計流程，同時能在極具競爭力的價位上提供高精密度的產品。

2.2移動電源目標市場

手機市場：擁有手機的用戶是國內市場的消費主力，由于手機的電池持續供電有限性，越來越多的PDA多功能手機耗電量加大等等，移動電源最終將成為手機時尚一族的必備品。

旅游市場：戶外自助游、商務人士外出，對通訊、攝像、音樂、娛樂等應用功能隨時隨地有需求，在旅途過程中的持續供電成為共有的瓶頸。

配套市場：新型的大功率手機、移動電視等終端多功能移動數碼產品配套的捆綁銷售。促銷市場：移動、聯通等全國各地區的促銷活動，以及各種大型會議、網絡會員市場。

禮品市場：送方便、送時尚是當今禮品市場的主要賣點，移動電源不論在功能上還是新意上都涵蓋了禮品的概念。

港口酒店：飛機場、各類酒店和綜合的各類休閑場所。這幾類地方是手機用戶出現沒電，對移動電源需求最突顯的幾個場所。

2.3LP3970的電源管理特性

本系統中使用了美國國家半導體（NS）產品系列中的LP3970，它可作為單獨的IC使用或用作整個平臺解決方案的一個組成部分，它具有的超低電流模式技術和超低的電流干擾。LP3970將多個系統整合到一個設備中，大量系統級模塊的整合協作簡化了設計流程，同時能在極具競爭力的價位上提供高精密度的產品。

在工作中，為了保證直流電源的持續供電，應按照周期對電池組進行更換，此時則可以利用移動電源，完成于變電站蓄電池的并行，因此，可以采用串行接口縮小產品體積，精簡機械設計，降低系統功率，減少電磁干擾，并削減系統成本。

3.移動電源各個組成部分

移動電源是一個集儲電，升壓，充電管理于一體的便攜式設備。儲電介質一般采用鋰電電芯，因為鋰電電芯體積相對小巧，容量大，市場流通廣，價格適中，被廣泛用于數碼產品。鋰電的電壓在2.7-4.2V 之間，電壓隨著電量的下降而下降。而2.7-4.2V的電壓是不能直接給其它數碼產品充電的，因為數碼產品的鋰電電壓也是2.7-4.2V，同電位的電壓之間是不能充電的。所以移動電源向外輸出電能是必須要有升壓系統，把2.7-4.2V 的鋰電電壓升壓到5V，這樣就可以給其它數碼產品充電了，如手機，MP4，平板電腦，PSP等。

目前絕大多數的處理器是用CMOS 工藝制造的。而CMOS電路的總功耗是動態功耗與靜態功耗之和，當電路工作或邏輯狀態轉換時會產生動態功耗，未發生轉換時晶體管漏電流會造成靜態功耗：

式中C為電容，為開關頻率，為電源電壓，為漏電流。為動態功耗，為靜態功耗。在電源管理設計實現中，重點是動態功耗。從式中可以看出：降低電壓對功耗的貢獻是2次方的；降低時鐘也可降低功耗，但它同時也降低性能，延長同一任務的執行時間。所以，選擇滿足性能所需的最低時鐘頻率，在時鐘頻率和各種系統部件運行電壓要求范圍內，設定最低的電源電壓，將會大量減少系統功耗。基于這種思想的電源管理方法如圖2所示，它能動態的改變CPU時鐘，降低處理器的時鐘頻率。