便携电源管理策略和技巧

Q1：请问专家滤波电容大小的选择应如何计算?

A1：一般来说, 选择输出滤波电容主要是为了获得好的滤波效果，输出电压的纹波与芯片的工作方式(升压或降压)以及工作原理有关，单相和多相的计算方法是不同的。举例来说，假如使用LTC3406B芯片，△Vout≈△IL(ESR+1/8fCout), 其中，△Vout是输出电压的纹波，△IL是电感的纹波电流，ESR是输出滤波电容的内阻，f 是DC/DC的开关频率， Cout是输出滤波电容的容值。 通过该公式，可以方便地计算出需要的电容参数。

Q2：你好我想问一下耦合电容的选取原则，是不是要根据输入电阻和输出电阻，具体应怎么样?

A2：请注意在开关电源的设计中，输入电容和输出电容常常包括两类电容，分别起不同的作用。一类起减小输入输出纹波的作用，一般容值较大，容值的选取与纹波的要求以及电源的开关频率和设计有关。另一类电容是高频耦和电容，一般容值较小，要求尽可能靠近芯片。其容值的选取与要滤除的可能干扰信号的频率和幅度有关。

Q3：我的设计是用四节镍氢可充电电池来做手持设备的电源，期望能作到“浮充”(外界的5V电源通过机内的充电电路来给那四节镍氢电池充电，同时保证系统的供电)，体统所需的输出电流为500mA左右。

A3：我相信这位朋友需要三组电路：(1)镍氢电池充电电路;(2)电池，市电源(5V)通道选择电路及;(3)升降压电源电路以供应5V 500mA系统。

① 镍氢电池充电电路，视乎这位朋友的充电要求可分为开关型或线性充电。线性充电成本较低，但热量损耗较大。但要提醒这位朋友，5V市电源并不是太理想。因为他要为4节电池充电，电池充饱后电压也接近5V，因此如要有效控制成本，我会建议利用6V电源。

② 通道选择电路比较简单，MOSFET是一个不错的开关选择。只要利用MOSFET及二极管及少许外加电路，并不难实现。

③ 升降压电源，我会建议做一个SEPIC电路。这可能会是最好成本效益的了。SEPIC电路可利用一个2A左右Boost Converter，如LT1935来实现。

Q4：现在电源管理芯片一方面向高集成化发展，如手机上的专用PMIC，及LTC3455。另外随着产品功能的增加，对电源管理有新的需求，专有PMIC 或ASSP 无法满足新的需求，需外接其它电源管理芯片。那些功能可以集成到单芯片 ，如何平衡这些需求?

A4：对于电源管理芯片来说，可以集成到单芯片的功能除了DC/DC外， Charge Pump，LDO，电压比较器，热插拔控制器，电量检测，Power Path等功能都可以集成到一个单一的芯片中去。

但是，电源管理芯片并非集成的模块越多越好。因为芯片的散热问题可能会导致整个管理芯片停止工作，为解决这个问题，不得不使用更大的封装和辅助散热设计，这将导致成本的整加，而且芯片的尺寸不得不整加。着就使其在嵌入式系统中的应用受到限制。而且，当其中任何一路电源发生问题时，可能会导致其它电源发生故障，并加速芯片的失效!

Q5：我现在要用镍氢电池搭建一个给单片机供电的系统，电池1-3节，请问有什么好的方案，在待机时功耗比较低。

A5：以我的经验，单片机的工作电压大部分是5V或3.3V ， 因此，我建议你使用2节镍氢电池供电，采用升压芯片把电压升到3.3V 或5V即可。推荐使用Linear的LTC3400ES6, 静态电流20uA，2.4V 输入3.3V输出时效率为92% ，最低启动工作电压0.85V, 外部只需要两个电阻，两个4.7uF陶瓷电容和一个4.7uH电感。

Q6：需要设计一个电路，将4-20mA的电流信号转化为-10v-+10v的电压信号输出，不知是否可以推荐一下合适的芯片?

A6：常用的设计方法是，将该电流信号通过一个低值电阻，将该电阻的取样信号放大后，通过运放可将该信号转化为-10V～+10V的输出，关于运放的选择，与你的要求相关，例如要求的最小Vos, 运放的耐压，频率响应范围等。

Q7：有没有可以支持单节锂电池工作电压范围的2.7~4.2V转为6.5V的效率较高、噪声尽量小的产品，输出电流需要大于350mA，不需要隔离。我已经试过LT3458，但是噪声稍微偏大了一些，效率在输入电压进入3.5V以下后也比较低。还有更好的对应实现方法么?顺便问一下开关电源的噪声(10mv峰峰值)使用什么方法可以在较小的体积下将噪声降到50uV以下?

A7：除了LT3458，还可以尝试一下LT3467，但是，不管哪一种开关电源，输出电压的噪声很难直接做到50uV以下，如果要将噪声降到50uV以下，1、可以加滤波器;2、可以使用一个低噪声的LDO二次变压,但是需要将DC/DC的输出电压调高一些。