LP3910：硬盤(pán)式便攜媒體播放器的電源管理利器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對(duì)于硬盤(pán)式便攜媒體播放器這類(lèi)對(duì)電源要求較高的設(shè)備，一款性能出色的電源管理芯片能極大提升設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）的LP3910電源管理集成電路。

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一、產(chǎn)品概述

LP3910是一款專(zhuān)為硬盤(pán)式便攜媒體播放器優(yōu)化的可編程系統(tǒng)電源管理單元。它集成了多種功能模塊，包括兩個(gè)低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器（LDO）、兩個(gè)帶動(dòng)態(tài)電壓縮放（DVS）的集成降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器、一個(gè)寬負(fù)載范圍的升降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器、一個(gè)4通道8位ADC以及一個(gè)雙源鋰離子或鋰聚合物電池充電器。此外，它還具備先進(jìn)的電池管理功能，如電池溫度測(cè)量、USB反向電流阻斷、LED充電器狀態(tài)指示、熱調(diào)節(jié)內(nèi)部功率FET、電池電壓監(jiān)測(cè)、過(guò)流保護(hù)和10小時(shí)安全定時(shí)器等。

二、主要特性

（一）電壓調(diào)節(jié)

1. 低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器（LDO）
   • 有兩個(gè)LDO，LDO1適用于通用應(yīng)用，能快速響應(yīng)瞬態(tài)變化，適用于數(shù)字負(fù)載和高帶寬模擬負(fù)載；LDO2則側(cè)重于低噪聲性能，為模擬負(fù)載供電。
   • 輸出電壓可編程，LDO1輸出電壓可在1.2V至3.3V之間以100mV的步長(zhǎng)調(diào)節(jié)，LDO2可在1.3V至3.3V之間以100mV的步長(zhǎng)調(diào)節(jié)。
   • 兩個(gè)LDO均可提供高達(dá)150mA的負(fù)載電流。
2. 降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器（Buck）
   • 集成了兩個(gè)高效同步開(kāi)關(guān)降壓調(diào)節(jié)器Buck1和Buck2，能為便攜式系統(tǒng)的處理器、內(nèi)存和I/O提供恒定電壓。
   • Buck1輸出電壓范圍為0.8V至2V，Buck2為1.8V至3.3V，可根據(jù)輸入電壓和輸出電壓以及所選電感提供高達(dá)600mA的電流。
   • 具備軟啟動(dòng)、欠壓鎖定、過(guò)流保護(hù)和熱過(guò)載保護(hù)等功能。
3. 升降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器（Buck - Boost）
   • 為硬盤(pán)提供典型3.3V的工作電壓，能根據(jù)電池電壓自動(dòng)在降壓和升壓模式之間切換。
   • 輸入電壓范圍為2.7V至5.7V，輸出電壓可在1.8V至3.3V之間以50mV的步長(zhǎng)調(diào)節(jié)，可支持高達(dá)1A的負(fù)載。

（二）電池充電與管理

1. 電池充電器
   • 可安全地為單節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池充電，支持調(diào)節(jié)后的6V汽車(chē)適配器、交流壁式適配器或USB電源（VBUS）。
   • 具備恒定電流預(yù)充電、恒定電流（CC）全速率充電和恒定電壓（CV）充電功能，通過(guò)內(nèi)部功率FET Q2進(jìn)行CC和CV調(diào)節(jié)，并具有反向電流阻斷功能。
   • 充電終止電壓可選擇4.1V、4.2V或4.38V，室溫下控制精度在±0.35%以?xún)?nèi)。
2. 電池溫度監(jiān)測(cè)
   • 通過(guò)TS引腳連接電池?zé)崦?a target="_blank">電阻，可連續(xù)監(jiān)測(cè)電池溫度。只有當(dāng)電池溫度在內(nèi)部比較器設(shè)定的可接受范圍內(nèi)時(shí)，才允許充電。
   • 溫度范圍可設(shè)置為0°C至45°C或0°C至50°C，具有3°C的溫度滯后。

（三）其他特性

1. 4通道8位ADC
   • 采用雙斜率積分式ADC，能有效過(guò)濾輸入電壓中>500kHz和<125kHz的噪聲成分，無(wú)需采樣保持階段。
   • 可測(cè)量電池電壓、充電電流以及兩個(gè)外部模擬信號(hào)，用于燃料計(jì)量和其他模擬參數(shù)測(cè)量。
2. I2C接口
   • 支持400kHz的I2C兼容接口，可對(duì)各種設(shè)備參數(shù)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)靈活的配置。
3. 中斷請(qǐng)求輸出
   • 具有8個(gè)中斷源，可通過(guò)開(kāi)漏IRQB引腳向系統(tǒng)處理器發(fā)出中斷請(qǐng)求，方便系統(tǒng)對(duì)各種事件進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

LP3910適用于多種硬盤(pán)式便攜設(shè)備，如硬盤(pán)式媒體播放器、便攜式游戲播放器和便攜式導(dǎo)航設(shè)備等。其豐富的功能和靈活的配置能力，能滿(mǎn)足這些設(shè)備對(duì)電源管理的嚴(yán)格要求。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電感選擇

對(duì)于Buck1、Buck2和Buck - Boost轉(zhuǎn)換器，電感的選擇至關(guān)重要。電感不能飽和，且電感電流紋波要足夠小以實(shí)現(xiàn)所需的輸出電壓紋波?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算電感飽和電流來(lái)選擇合適的電感，也可選擇飽和電流額定值大于最大電流限制的電感。

（二）電容選擇

1. LDO電容
   • 輸入電容推薦使用1μF的電容，連接在LDO輸入引腳和地之間，且距離輸入引腳不超過(guò)1cm，可使用陶瓷、鉭或薄膜電容。
   • 輸出電容推薦使用1μF的陶瓷電容，ESR在5mΩ至500mΩ之間，以確保LDO的穩(wěn)定性。
2. Buck和Buck - Boost電容
   • 輸入電容推薦使用10μF、6.3V的陶瓷電容，靠近設(shè)備輸入放置，以提供良好的輸入電壓濾波。
   • 輸出電容Buck1和Buck2使用10μF、6.3V的陶瓷電容，Buck - Boost使用22μF的電容，靠近設(shè)備輸出放置，以平滑輸出電壓。

（三）布局設(shè)計(jì)

1. 輸入和輸出電容應(yīng)靠近電路放置，使用寬走線(xiàn)以允許高電流通過(guò)。
2. 敏感組件應(yīng)遠(yuǎn)離高脈動(dòng)電流組件，去耦電容應(yīng)靠近電路VIN引腳。
3. 數(shù)字和模擬地應(yīng)分開(kāi)布線(xiàn)，并在一點(diǎn)處星型連接，盡量減少高電流和開(kāi)關(guān)電流路徑。

五、總結(jié)

LP3910以其豐富的功能、靈活的配置和出色的性能，為硬盤(pán)式便攜媒體播放器等設(shè)備提供了全面的電源管理解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇電感、電容和進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，能充分發(fā)揮LP3910的優(yōu)勢(shì)，提升設(shè)備的整體性能和穩(wěn)定性。各位電子工程師在遇到類(lèi)似的電源管理設(shè)計(jì)需求時(shí)，不妨考慮一下LP3910，相信它會(huì)給你帶來(lái)意想不到的效果。你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否遇到過(guò)電源管理方面的難題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。