智能转换器可同时满足USB或插墙式电源供电需求

某 OEM 制造商找到我们，表示需要我们提供“智能化的”DC/DC转换器，这样他们正基于 OMAP处理器以及 TPS6501x 电源管理器件开发的手持设备就能毫无问题地使用现有的配件、连接器和机壳了。下列介绍的解决方案采用低功耗 DC/DC 开关调节器解决了这一问题。通过添加某些外部组件，该部件能够解决电源连接问题，同时降低墙式电源适配器的电压，从而成功地为 TPS6501x 电源管理设备供电。　

诸如数码相机、个人数字助理 (PDA)、因特网音频播放器或蜂窝式/智能电话等应用均由单体锂离子或锂聚合物电池供电。某些设备面临的问题是，怎样使用一种通用的连接器来适应两种不同的电源，比方说 USB 连接器或 AC/DC 墙式电源适配器。TPS6501x 是一款高度集成的器件，其专门针对基于 OMAP 处理器的应用，带有两个集成的 DC/DC 转换器，两个低压降调节器 (LDO)，以及一个锂离子或锂聚合物电池充电器。该系列器件还具备更多的特性，适用于不同应用的需求。
      
这里介绍的电路可对连接的供电电压进行预稳压，从而满足 TPS6501x 电源管理控制器正常工作所需的 5.5V 最大额定电压。如果应用对 USB 连接器或 AC/DC 墙式电源适配器只有一个引脚可用，那么就需要内部明确连接到哪种电源，并将电源连接至 TPS65010 电源管理控制器的适当接口。两种不同的电源分别接至 USB 引脚 43 及 AC 引脚 40。　　        

在我们给出的具体示例中，USB 连接带有 5V 电源轨，范围介于 4.5V 至 5.5V 之间，最大电流为 100mA 或 500mA。未经稳压的 AC/DC 墙式电源适配器在负载电流最大为200mA 的情况下，其输出电压为9.5V，在负载电流为 700mA 的情况下会降至7.1V。　　        
图1 显示了基于 TPS62051 降压控制器的电路示意图。TPS62051 的优势在于增强了LBI（低电池电量指示器）功能，从而实现了精确的、用户可编程欠压锁定 (UVLO) 功能。
　

如果将AC/DC墙式电源适配器连接到单引脚连接器，那么该引脚上的有效电压将根据负载处于7.1V至最大9.5V的范围之内。LBI阈值电压经过设定后，其值为6V。一旦输入电压升高至6V 以上，TPS62051将启动操作，对输入电压进行调节，直至降至5V。该5V电压对TPS65010 控制器的AC引脚40而言是有效的。由于此处的LBO（低电池电量输出）引脚是集电极开路，因此P通道 MOSFET 即T1为关闭，而0V在TPS65010的USB 引脚 43 处是有效的（图2）。

　　
由于 TPS62051的LBO引脚最大电压额定值为6V，因此应通过小信号NPN晶体管对LBO信号进行电平移动 (level shift)。集电极开路的电压电平通常为5.1V（最大5.4V），这完全在参数限制的范围之内。

此处唯一的缺点是，在断电时，USB引脚43短时间内会出现电压下降。　　

如果将USB线缆连接至单引脚连接器，其电压为4.5V，最大有效值为 5.5V。由于该电压大大低于 TPS62051的编程LBI阈值电压，因此DC/DC转换器保持关闭。LBO漏极输出会激活，引脚将处于低阻抗模式。这将启用P通道即T1，而输入电压将直接连接至TPS65010的USB引脚43。　　

如果采用USB供电，那么AC引脚电压将保持在较低的水平，因为不会达到6V阈值电压。在输入的有效供电电压与USB引脚的有效电压之间，电压为4.5V时延迟为200ms，5.5V时延迟约 140ms。