手持式产品的电源架构

双路低压N-CH MOSFET
OLED驱动IC的电源器件—STOD02
驱动器件的需求： 正负两路电压输 出
同步开关型构造
正电压升压模块
OLED驱动IC的电源器件—STOD02
显示器灰度工作原理： AMOLED或TFT-LCD显示 器都需要正负电压，正电压 开通，负电压调整显示灰度
工作电压：2.5V - 4.5V 输出正电压：4.6V 输出负电压：
手持式产品的根本电源器件
手持产品电源器件的种类 --- LDO --- DC/DC转换器 --- LED驱动IC --- D类音频功放 --- 锂电池充电管理IC --- 锂电池保护IC --- OLED驱动IC的电源器件 --- AC/DC转换器
线性调整器LDO -- R1118
LDO -- Low drop out regulator，线 性电压调整器
电源模块 PMB6820 Infineon
基带处理器 PMB8878 Infineon
Quad-band GSM / UMTS
收发器 PMB6952 Infineon
Band I/ II/ III W-CDMA
Power Amp
电子纸显示器
可选
电源管理模块
大容量锂电 池
Amazon--Kindle2 拆解图片
Kindle 2 5-6〞EPD e-
Book
Amazon--Kindle2 拆解图片
Qualcomm 电源 PM6650；基带CPU
无线接收/发射器 无线功放 Skyworks MEMORY SAMSUNG
(NAND + DDR)
电池电量计 TI BQ27210
电池保护IC TI BQ24314
Amazon--Kindle2 拆解图片
E-ink电子纸显示器， Gate driver/ Source driver 的正负两路 DC/DC变压电源器 件—LT3463
Amazon--Kindle2主板图片
CPU Freescale i.MX31
LDO是模拟电 源器件
Vo = Vref * (1 + R1/R2 )
R2
R1
线性调整器LDO -- R1118
固定式两个电容，可调式增 加两个电阻
Vi - Vo > Vdropout 效率 = Vo / Vi 如果3.3V输入，1.8V输出，
效率是1.8/3.3= 0.545，即 54.5% 采用CMOS工艺的输出电流 较小，一般在1A以下 采用Bipolar工艺设计的输出 电流较大，最高的有7A
iPhone 3GS智能手机
Apple第三代智能手机 iPhone 3GS
iPhone-3GS的显示器
3.5〞LTPS LCD屏，驱动IC是Samsung S6D066A0X、 德国Balda公司电容式触摸屏
iPhone-3GS的电池包
锂离子电池 3.7V 1219mAH
内置保护板： 保护IC
Speaker
Earpiece Mic
GPS IC
WiFi/FM/Bluetooth Camera
SOC
CIS
GPS LNA WiFi/FM/Bluetooth LNA
Display Panel Touchscreen controller IC
TFT Driver IC； LED Driver IC
充电电流：最大1.5A
涓流恒流
恒流恒压
锂电池保护IC -- S8211框图
锂电池保护IC 有过充电保护， 过放电保护、 过电流保护等 功能
锂电池保护IC -- S8211应用电路
锂电池保护IC有过 充电保护，过放电 保护、过电流保护 等功能
锂电池保护IC主要 通过准确检测到的 实时电池电压，与 预设的电压值比照， 从而驱动外围的 MOSFET，实现各 种保护功能
省电 制止PIN， 待机状态电流 小
采用高效率的开 关型电源器件
手机电源构造图
外部电源输入
主板电源模块
AC220V AC/DC: 5V
USB接口
锂电池 充电管理模块
●
● DC/DC: 5V / 3.7-4.2V TO 3.3V
锂电池 充电管理模块
DC/DC: 3.3V TO 1.8V等 LDO: 1.8V TO 1.5V等
手持式产品的电源架构
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概要
手持式产品概述 手持式产品的根本电源产品和开展趋势 电子书和智能手机的电源系统 总结
●
WLED Driver IC: 5V / 3.7-4.2V
●
锂电池
TO 10V等多种电压
3.6V - 4.2V
电池电量计
● Class D： 5V / 3.7-4.2V输入
电池保护IC ●
双N-CH
MOSFET
驱动IC的电源：5V / 3.7-4.2V
升压
概要
手持式产品概述 手持式产品的根本电源产品和开展趋势 电子书和智能手机的电源系统 总结
串联型驱动IC =升 压 + 恒流
电流敏感模块：恒 流、限流
功率开关管
电流敏感模块
WLED驱动IC --LTC3593
工作电压：2.7V-5.5V
输出电压：最高40V
输出电流：最大45mA
工作频率：1MHz
效率：92% - 94%
D类音频功放 -- TPA2039D1
差分的输入模式， 提高抗干扰能力
Seiko S8211 电池电量计IC TI BQ27541
iPhone-3GS的主板图
Apple定制电源，D1755A (Dialog Semiconductor)
Infineon PMB8878 基带处理器
iPhone-3GS的无线模块
Quad-band GSM/EDGE Power Amp SKY77340 Skyworks
+ 32Mx32 DDR
NAND FLASH Kindle 2: 2GB
EPD控制器模块
电源模块 +充电管理 MC13783
Amazon--Kindle2 方案框图
MC13783 Power + charger Freescale
i.MX31 (ARM11核) Freescale
CDMA 无线模块
NAND Flash
NOR Flash + DDR
Baseband Processor
Application Processor
SIM Card
PMU IC DC/DC & LDO
PM IC DC/DC
Audio CODEC
Battery Fuel gauge Protection IC N-CH MOSFET
P-CH MOSFET
DC/DC转换器降压型 -- LTC3409
输入电压：1.6V-5.5V Vo = Vref * (1 +
R1/R2) 工作频率：1-3MHz 效率：最高95%
储能电感
DC/DC转换器升压型 -- LTC3460
开关信号产生、 MOSFET驱动、 功率开关管
输出电流敏感 模块控制输出 电流的大小
1路LDO
I2C接口
手持式产品电源器件开展趋势
面向主板电源系统 – PMU LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几 种或全部集成；
面向电池包 -- 智能电池管理系统IC 集成锂电池充电管理模块、锂电池保护模块、电池电量计等三模块成 智能电池系统IC；
集成式的智能电池系统 --- ATmega406
输出电流检测
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DC/DC转换器升压型 -- LTC3460
输入电压：2.5V-16V 输出电压：最高36V Vo = Vref*(1 + R1/R2) 工作频率：1.3MHz 效率：最高87%
储能电感
WLED驱动IC -- LTC3593
工作原理：高亮度 白光LED灯是电流 型的发光器件，在 输入电压超过起辉 阈值电压后，随着 电流的增大而亮度 增加；
Source driver
集成式电源模块PMU – MC13783
USB/WALL输入充 电管理模块
MIC/Speaker音频 功放
WLED背光驱动IC 4 DC/DC Buck 1 DC/DC Boost 14 LDO SPI接口
集成式电源模块PMU – MC13783
USB/WALL输入充 电管理模块
概要
手持式产品概述 手持式产品的根本电源产品和开展趋势 电子书和智能手机的电源系统 总结
E-Book方案概述
E-Book方案：主要有CPU、电源模块、Memory、Wireless模块、显示屏及控 制器驱动模块等硬件模块。
在国内的E-Book产品中，有些模块是没有，如图中可选模块。
可选
MCU、库伦计 模块、 MOSFET驱动 模块
四路电池电压， 一路温度传感器
3个充放电和预
MCU
充电FET驱动输
出
SMBus通信接 口
充放电与保护模块 电量检测模块
集成式的智能电池系统 --- ATmega406
外置P-CH MOSFET，实 现预充电功能
充放电、保护
外围P-CH MOSFET
MIC/Speaker音频 功放
WLED背光驱动IC 4 DC/DC Buck 1 DC/DC Boost 14 LDO SPI接口
集成式电源模块PMU – PM6650
OTG
Transceiver
6 3
Class AB
智能手机的模块图
GSM PA 3G PA
GSM/UMTS Transceiver
同步开关模式
同步开关型构造
D类音频功放– TPA2039D1
工作电压：2.5V - 5.5V
输出功率：最大3.24W
输出负载：4ohm/ 8ohm
最高效率：93%
锂电池充电管理IC—LTC1733框图
电池电压检测 过温保护模块
过温保护模块
锂电池充电管理IC -- LTC1733
工作原理：针对一颗已经放完电或剩余局部电量的锂电池，最正确的充电曲线是 先涓流充电一段时间到一定电压，然后再恒流充电到电池高压，然后恒压到充满， 这样的充电曲线可以充分充满锂电池并延长电池寿命。
预充电MOSFET
手持式产品电源器件开展趋势
面向主板电源系统 – PMU IC LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几 种或全部集成；
面向电池包 -- 智能电池管理系统IC 集成锂电池充电管理模块、锂电池保护模块、电池电量计等三模块成 智能电池系统IC；
面向显示模块 -- 显示控制器IC 集成CPU、驱动IC的电源器件、时序控制IC等成显示控制器；
DC/DC转换器降压型 -- LTC3409
开关器件的工作原理： 通过反响信号与参考 信号的比较，来控制 功率开关管的开通与 关断的时间；
开关信号产生、 MOSFET驱动、 Power MOSFET
同步开关构造
Power MOSFET分 别是P-CH MOSFET、N-CH MOSFET
N-CH MOSFET
USB模块
E ink 显示器 Gate driver
NAND Flash Samsung
S1D13521
NOR Flash Numonyx
32MB DDR Samsung
4Mx32 LT3436 SDRAM DC/DC Samsung LT
电池局部: 电池电量计IC – BQ27210 ;
电池保护IC -- BQ24314
概要
手持式产品概述 手持式产品的根本电源产品和开展趋势 电子书和智能手机的电源系统 总结
手持式产品概述
手持式产品、便携式产品，根本上都是同一个概念，一般是锂电池或镍氢电池 等容量大、可充电电池供电的，有通信或娱乐或两者兼备的移动电子产品。
市面上常见的产品如下
手机部件的电能消耗时间比例
光耦隔离兼 反响信号
手持式产品电源器件开展趋势
面向主板电源系统 – PMU LDO、DC/DC、WLED驱动IC、音频功放、锂电池充电管理IC中的几 种或全部集成；
集成式的电源模块PMU—LT3555
电子书翰林 V5采用的电 源模块
USB/WALL 输入兼容的 充电模块
3路DC/DC 转换器
-2.3V – -5.9V可调 工作频率：1.6MHz 最高效率：85%
AC/DC转换器 -- TNY278 内部框图
TNY278适配器应用时输出功率为10W
振荡源
电流敏感模块
内置的高压 功率 MOSFET
AC/DC转换器--TNY278应用
图
高频变压器 /
脉冲变压器
整流桥 钳位电路
集成MOSFET 的 AC/DC转换器