电源管理电路的原理与设计

pn8126f电路原理

PN8126F是一种高性能的可编程Switch-Mode电源管理IC，它集成了多种主要的功率管理功能，适用于各种类型的移动设备应用。下面来详细了解一下PN8126F的电路原理。

一、PN8126F的基本架构

PN8126F的基本架构是由四个主要模块构成，分别是PWM控制器(包括Synchronous PWM和Charge Pump PWM两种模式)、功率开关(Switch)、集成MOSFET、充电控制模块。具有以下主要功能：

1. 投入式电源开关

2. 自动切换电源管理

3. 电源开关超过85%

4. 可编程DC-DC升降级转换器

5. 电量计控制

6. 恒定电流充电

二、PN8126F的PWM控制器

1. 采用两种不同的PWM控制器：Synchronous PWM和Charge Pump

PWM。

2. Synchronous PWM为主要工作模式，具有高效率和低EMI等优点，通常用于输出电压低于2.5V的应用。

3. 在输入电压低于Vdd停止情况下，Charge Pump PWM模式针对输出电压低于2V的应用提供了一种低压降方案。

4. PN8126F支持自适应频率调制(Adaptive Frequency Modulation)，从而降低输出纹波并提高效率。

三、PN8126F的功率开关

1. PN8126F的电源开关(Switch)包含了四个主要部分：NMOS、PMOS、

MOSFET驱动器和PWM控制器。

2. NMOS和PMOS之间的反倍增(Delay Rise)提供了短时间内的输出短路保护。

3. 集成MOSFET具有低导通电阻和流过电流的能力。

四、PN8126F的集成充电器

1. PN8126F的集成充电器包括了充电控制器、充电开关、充电电流传感器、电池电量计等多种功能。

2. 采用恒定电流充电，直到电池电压达到所设定的终止电压时停止充电。

3. 可以根据电池电量的大小自动启用特定模式，例如预充电模式、快速充电模式和维护充电模式等。

电源管理模块功能及原理完整文档

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复合线路滤波器及其应用

摘要：在分析了锂离子电池的充电过程和bqTINY-II系列电源管理芯片功能特点的基础上，设计出了一种以bq24 芯片为核心的电源管理模块，并详细介绍了该模块的功能和工作原理。

关键词：锂电池；USB电源；恒流充电；恒压充电

0 引言

便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。近年来开发的高能量密度的锂离子电池具有体积小、容量大、待机时间长等特性，非常适合便携式系统的应用。

在便携式电子产品的设计过程中，其电源管理模块的设计是十分重要的，因为这关系到整个系统工作的稳定性、持续性及快速恢复的能力问题。尤其是在使用锂电池作为系统电源时，其电源管理模块的作用更加突现。本文针对锂电池充电的特点，介绍了一种基于bqTINY-II的便携式电子心音检测仪电源管理模块解决方案。

1 锂离子电池充电过程

锂系列（锂离子或锂聚合物）电池的充电过程分为3个阶段，如图1所示。

图1 三阶段充电流程图

第一阶段为检验和预充电阶段。该阶段主要的任务是：验证电池的温度并将其调整到适合快速充电的范围内；检测电池电压并将其提高到一个安全水平。温度检验和预充电提高了电池的安全性和使用寿命。

第二阶段将以“1C”或略低的电流进行恒流充电。一旦电池达到它的电压限幅4.1V或4.2V，则已完成对大约70％的容量的充电，并进入第三阶段充电。

第三阶段是对电池进行恒压充电，为了使安全性和电量达到最大化，需要将充电电压稳定在±1％的精度内。在恒压充电阶段，充电电流逐渐变小，并且在大多数情况下，当这个充电电流接近快速充电电流的10％，即C/10时，充电过程就结束了。

2 基于bqTINY-II的电源管理模块

ATX电源详细内部结构及设计方案

电源基本内部结构篇：电源内部结构：

先简单了解一下PC开关电源转换流程为：交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因素

校正电路(主动或是被动PFC)→一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→二次

侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如：磁性放大电路或是DC-DC转换电路)→滤波(平

滑输出涟波，由电感及电容组成)电路→电源管理电路监控输出。

为了方便，先从电源的交流输入端EMI滤波电路开始说吧，及相关组成元件的简单介绍

上图中的三个部分都是电源输入端的一级EMI部分（习惯上的说法）。可以看到一级EMI最

基本的由X电容、Y电容（通常成对出现），个别会有铁氧体线圈（或模组线圈的形式）

X电容(跨接线路滤波电容)：这是EMI滤波电路组成中，用来并联火线与零线间的电容，用来消除来自电力线的低通常态噪声。外观为方形扁平形状。

Y电容为串联连接到火、零之间，用来消除高通常态及共态噪声。

铁氧体扼流圈在滤波电路中为串联在火、零线上，用来消除电线低通共态以及射频噪声，而

在市电输入口的火、零线套上磁环则可以更好的滤除高频杂波。

泄电电阻大致作用是限制电路上流过的电流使电压稳定，并联与零火线上，于电源供应器关

闭后释放电容内所储存的电荷，既可以保护电容又可以避免产生电击事故。

接下来看二级EMI部分：（习惯上把设计在电源PCB板上的EMI部分叫做二级EMI）

上图为一款电源的二级EMI部分：两个X电容，一对Y电容，两个共模电感，一个差模电感，

一个MOV做浪冲接收器，还可以看到一个继电器。

在这组二级EMI滤波电路中，X电容负责滤除差模干扰，Y电容负责滤除共模干扰，共模电

感用于滤除共模干扰，差模电感用于滤除差模干扰。当然，在部分电源的整流电路中我们也

可以找到NTC。

上图是一款额定1200瓦电源的二级EMI部分，设计和用料相当完整。

再简单介绍一下其他一些电子元件：

保险管：当通过它的的电流值超出额定限度时，会以熔断的方式来保护连接于后端电路。

- 1 - 集成电路设计中的电源管理技术

随着集成电路的不断发展，电源管理技术也逐渐成为了一个重要的研究领域。电源管理技术可以帮助芯片实现更加高效的能量利用和更加可靠的电源供应，从而提高了整个系统的性能和稳定性。本文将从电源管理技术的基础概念、设计方法和应用实例等方面来探讨电源管理技术在集成电路设计中的重要性和应用。

一、电源管理技术的基础概念

电源管理技术是指通过对电源电压、电流和功率等参数进行控制，实现对芯片电源的管理和优化。电源管理技术主要包括以下几个方面：

1.功率管理：通过控制电源电压和电流等参数，实现对芯片功率的管理和控制。功率管理技术可以有效地降低芯片的功耗，延长芯片的使用寿命，提高芯片的可靠性和稳定性。

2.电源管理：通过对芯片电源供应的管理和控制，实现对芯片电压和电流等参数的稳定和优化。电源管理技术可以提高芯片的性能和可靠性，同时降低芯片的功耗和热量。

3.时钟管理：通过对芯片时钟信号的管理和控制，实现对芯片时序的优化和稳定。时钟管理技术可以提高芯片的性能和可靠性，同时降低芯片的功耗和热量。

4.温度管理：通过对芯片温度的管理和控制，实现对芯片温度的稳定和优化。温度管理技术可以提高芯片的可靠性和稳定性，同时降低芯片的功耗和热量。

二、电源管理技术的设计方法 - 2 - 电源管理技术的设计方法主要包括以下几个方面：

1.电源管理芯片的设计：电源管理芯片是一种专门用于电源管理的芯片，可以实现对电源电压、电流和功率等参数的管理和控制。电源管理芯片的设计需要考虑芯片的功耗、稳定性、可靠性和成本等因素。

2.电源管理电路的设计：电源管理电路是一种用于电源管理的电路，可以实现对电源电压、电流和功率等参数的管理和控制。电源管理电路的设计需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本等因素。

3.电源管理软件的设计：电源管理软件是一种用于电源管理的软件，可以实现对电源电压、电流和功率等参数的管理和控制。电源管理软件的设计需要考虑软件的稳定性、可靠性和成本等因素。