【導讀】要提高移動設備電源的續(xù)航能力，首先需要開源，也就是增大電池容量；其次是需要節(jié)流，以求降低功耗、提高效率；再進一步，就需要系統(tǒng)能夠隨時了解電池容量狀況并以此為依據自動調整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在保證系統(tǒng)基本服務的情況下盡可能避免不必要的消耗，這也可以被歸入降低消耗的范疇，只是更智能一些。
移動互聯(lián)網時代的來臨促使移動終端產品的規(guī)模呈火速增長之勢，然而終端待機時間短等軟肋在給電源設計業(yè)者帶來挑戰(zhàn)的同時，也為行業(yè)的蓬勃發(fā)展提供了新契機。為此，電子發(fā)燒友特邀立锜科技有限公司專案經理鄭剛，與其共探智能移動設備中電源的設計技巧與未來的發(fā)展方向。
電源續(xù)航能力設計三大改進
鄭剛指出，要提高移動設備電源的續(xù)航能力，首先需要開源，也就是增大電池容量；其次是需要節(jié)流，以求降低功耗、提高效率；再進一步，就需要系統(tǒng)能夠隨時了解電池容量狀況并以此為依據自動調整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在保證系統(tǒng)基本服務的情況下盡可能避免不必要的消耗，這也可以被歸入降低消耗的范疇，只是更智能一些。
同時，電池容量增大以后，充電時間會成為一個被人關注的問題，能在電池可以接受的范圍內盡可能快地將電池充滿總是讓人愉悅的，于是能夠將充電電流放大的Buck架構開關型充電IC應運而生。通常情況下，這些Buck架構的開關型充電IC還具有逆向供電的功能，它們能在需要時將電池電壓提升后送到充電接口上供連接在這里的設備使用，是支持USB-OTG應用的絕佳方案。
還有一些系統(tǒng)是需要比較高的電池電壓才能正常工作的，當使用電池直接對系統(tǒng)進行供電時，電池電壓下降到某個設定值以后就不得不關機，而這時電池里其實還存有很多沒有被使用的電能，如果能在這樣的系統(tǒng)中加入能對電池電壓進行適當變換使系統(tǒng)能在電池電壓較低時也能正常工作的電源轉換器件，電池的續(xù)航能力就得到了進一步提升，有這方面需求的用戶也可向立锜尋求幫助。
鋰離子電池應用的安全策略
在鋰離子電池的應用中，保護IC是必須使用的，它的作用是作為鋰離子電池保護的最后一道關卡來使用的，在沒有出現最壞情況時并不會發(fā)揮其功用，但因此而不使用保護IC就可能得不償失了。除了必須要加入保護環(huán)節(jié)，要想確保安全地使用鋰離子電池，我們還需要考慮得更多。鄭剛表示：“采用符合電池特性的正確充電策略是確保安全的最重要措施。”一般情況下，只要按照電池的規(guī)格來設定充放電電流、電壓，使用常規(guī)的三階段充電策略就已足夠保證充電安全，但在某些特殊狀況下，使用固定的充電參數已經不能滿足安全的需要，這就需要對某些參數進行動態(tài)的修改，例如我們需要對充電電流和電壓進行修改以符合安全的需要。這種情況通常發(fā)生在環(huán)境溫度、電池溫度發(fā)生變化的時候，因為常規(guī)的電池并不適合在溫度過高、過低的情況下使用，當遇到這樣的狀況時，我們需要降低電池的充電電流和電壓以確保安全，避免造成電池的損傷。
同時，鄭剛還指出，對電池在放電過程中的保護，主要的方法是不要在超出電池負載能力的情況下工作，其實現通常是由用戶在設計時通過合理選擇電池規(guī)格、盡可能使用高效的電源轉換器件來達成的。通過偵測電池荷電狀況，實時停止系統(tǒng)工作以防范電池的過度放電，也是系統(tǒng)設計者應該承擔起的責任。在此過程中，我們能做的只能是向設計者提供符合其期望的合適器件和方案。
目前在鋰離子電池使用方面比較典型的一類產品是移動電源，市場上為之提供解決方案的廠商有很多。“立锜將整個系統(tǒng)所需要的功能都集成在單一芯片上，各種保護功能也一應俱全，為用戶提供了完美的解決方案。”鄭剛進一步指出，這種產品的第一代已在客戶端大量使用，第二、三代產品已經開始向用戶送樣測試，并且得到了普遍的好評。在這樣的系統(tǒng)中，即便是我們的充放電系統(tǒng)已經做到了最好，但由于電池的安全性問題實在是太重要，鋰離子電池在使用中的最后一道防護關——鋰離子電池保護，仍是不可缺少的，當所有的外部措施都失效時，就靠這一層對電池提供最后的保護了，使用者切勿為了降低成本而省略了它。
作為IC設計公司，除了要在產品的功能、性能參數規(guī)格上滿足用戶使用中的要求外，注重產品的可靠性并不斷提升是更重要的方面。目前，立锜所提供的產品已從傳統(tǒng)的商用規(guī)格向工業(yè)規(guī)格和車用規(guī)格發(fā)展，已有很多產品通過相關的認證并獲得相關行業(yè)用戶的認可和使用，既擴大了立锜自己的市場空間，也擁有了更多的服務客戶的機會。
電源內層結構設計新亮點
據鄭剛介紹，面對智能移動設備市場的發(fā)展，立锜科技在這幾年中通過技術改造提升了公司的研發(fā)實力，在人員培養(yǎng)上一點都沒有放松，已經具有了在短時間內同時開發(fā)眾多大型項目的能力，將其在傳統(tǒng)PC領域的優(yōu)勢擴展至筆記本電腦、平板電腦和智能手機等應用中，成為了眾多國際大廠的密切合作伙伴。
面對眾多全新的需求，內層結構該如何優(yōu)化呢？ 鄭剛表示，一方面，工藝上的不斷進步使得單位面積上能夠集成的東西越來越多，能夠實現的功能和性能指標不斷提升。另一方面，MCU、OTP和MTP等可編程技術的應用使單一產品滿足不同用戶需求的能力得到提升，先進的控制架構的性能越來越好，封裝也向多元化發(fā)展，晶圓級封裝和倒裝技術逐漸成為主流，在縮小體積的同時，性能表現也越來越好。
多相式DC-DC降壓轉換器可有效解決電源大電流供應問題
當我們詢問立锜是如何應對小型移動設備圖像處理器的大電流需求時，鄭剛解釋道：“與PC的CPU和圖像處理器動輒幾十A、上百A的電流需求相比，小型移動設備圖像處理器的電流需求真的不算什么，不同的是它們的工作電壓、負載線需求和對集成度的需要是不一樣的，調節(jié)方式也會有所不同。與這樣的需求相對應，立锜的工藝、設計、控制技術和封裝等也在相應地進步以作配合，在產品開發(fā)方面也是收獲滿滿。以英特爾的DT 與 AIO Skylake 平臺的VCORE供電為例，這些都是移動平臺的耗電大戶，立锜科技是獲得英特爾認證的唯一廠商，沒有相關的能力是做不到的。”
面對互聯(lián)網時代催生出來的巨大商機，可以預見到移動設備的市場前景是非常光明的，相關的廠商們正在全力出擊，奮戰(zhàn)在一個又一個電子市場上。立锜科技也將持續(xù)努力把最好的產品和服務提供給客戶，為此市場的成長提供源源不盡的動力。
