电源中的负载管理与负载开关设计与实现

前言

近年来，很多、纤巧型便携式电子产品被开发出来，如手机、数码相机、MP3、MP4、PDA、GPS及DVD等。它们不仅体积小、重量轻、功能多，并且充电的时间间隔较长，即产品省电，从而延长了电池的寿命。

为延长产品充电的时间间隔，设计者采用了很多办法：采用单位体积、单位重量的电池容量最大的锂离子电池或锂聚合物电池，并且增加了电池的容量；在电路设计上采用节省电能的电路；在元器件选择上采用高效率的低功耗或微功耗产品或用专用集成电路以减少功率损耗；而最重要的措施是产品在不同的工作状态时，为有用的电路供电，而将暂时不用的电路断电，这样可最大限度地省电，这就是采用负载管理。

电源给各个电路供电，各个电路就是电源的"负载"。例如发射电路及接收电路是电源的负载，功率放大电路也是电源的负载。另外，电源的负载还包括一些器件（如LED）或一些其他产品（如硬盘、直流电动机等）。多功能的便携式电子产品有很多功能电路组成，随着工作电压的不同，对电源的要求也不相同，因此有多个电源。要实现负载管理并不容易，现代的负载管理是由微处理器、电源管理IC及负载开关组成。

电源管理IC组成的负载管理

微处理器通过控制电源的工作来实现负载管理，如图1所示，图1中有N个电源，每个电源带一个负载（有N个负载）。每一个电源都有一个使能端（EN，高电平有效）或关闭电源控制端（SHDN，低电平有效），微处理器的I/O口与电源的EN端或SHDN端连接，输出逻辑电平来控制电源的开通或关断，这样就可以实现负载管理。例如，某产品有6个电源，在某种工作状态时，需要电源1~3开通，则负载1~3得电工作，电源4~6关断，负载4~6失电不工作，只要在电源1~3的EN端加逻辑高电平，在电源4~6的EN端加低电平即可。

图2是TI公司的一种电源管理IC（TPS65021）的功能结构示意图。它由1节锂离子电池供电，由微处理器通过I2C与器件接口。TPS65021内部有控制功能电路及6个电源（3个DC/DC转换器，3个线性稳压器LDO，输出V1-V6电压）。它可以给手机供电及实现负载管理。

作者：北京航空航天大学 方佩敏   来源：中电网