專利名稱：電源管理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電源管理方法及裝置，特別是關(guān)于一種負(fù)載能力強(qiáng)、電源紋波系數(shù)小、且能夠提供瞬時(shí)高電流的電源管理方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)與人們的生活日益密切，而無(wú)線上網(wǎng)卡以其靈活不受線路約束的優(yōu)勢(shì)得到日漸廣泛的應(yīng)用，滿足人們隨時(shí)隨地上網(wǎng)的需求。目前通常采用的無(wú)線上網(wǎng)接口有PCMCIA和USB接口，PCMCIA無(wú)線上網(wǎng)卡容易因?yàn)樯釂栴}造成性能不穩(wěn)定，影響無(wú)線上網(wǎng)卡的正常工作。而USB接口的通用性更強(qiáng)，且不存在散熱問題，是一種較好的選擇。但因?yàn)閁SB規(guī)范定義了其功率特性，供電電壓為5V，供電電流限制在500mA以內(nèi)，而無(wú)線上網(wǎng)卡的工作電壓一般為3.3v-4.2v之間，要求平均電流達(dá)到400mA，業(yè)界通常在USB接口與無(wú)線上網(wǎng)卡之間增加一塊采用LDO方式的電壓轉(zhuǎn)換模塊將USB接口提供的電壓轉(zhuǎn)換成無(wú)線上網(wǎng)卡所需要的工作電壓。但是，LDO電源轉(zhuǎn)換方案工作效率低，通常其轉(zhuǎn)換效率只有60％左右，且熱損耗較大，當(dāng)負(fù)載功率增大時(shí)，所需要的輸入功率要求相應(yīng)增大，而USB提供的輸入功率是標(biāo)準(zhǔn)的，所以采用LDO電源轉(zhuǎn)換方案所獲得的功率很難保證負(fù)載功率的正常需要。且無(wú)線上網(wǎng)卡在信號(hào)發(fā)射時(shí)、信號(hào)弱時(shí)或高速運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)電流的消耗處于快速變化的狀態(tài)，瞬時(shí)電流將近1.7A，且持續(xù)時(shí)間接近500us，此時(shí)業(yè)界通常采用的LDO電壓轉(zhuǎn)換方案無(wú)法提供無(wú)限上網(wǎng)卡正常工作所需的脈沖電流，進(jìn)而影響無(wú)線上網(wǎng)卡的正常工作。因此，要使無(wú)線上網(wǎng)卡處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，USB接口電源必須滿足負(fù)載能力強(qiáng)、電源紋波小且能提供瞬時(shí)高電流等要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于為USB接口提供一種負(fù)載能力強(qiáng)、電源紋波小且能提供瞬時(shí)高電流的電源管理方法及裝置。
本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明電源管理裝置包括與USB接口連接的輸入穩(wěn)壓濾波模塊，與外界設(shè)備連接的輸出穩(wěn)壓濾波模塊及連接在輸入穩(wěn)壓濾波模塊與輸出穩(wěn)壓濾波模塊之間的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊。所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括DC/DC的芯片及對(duì)應(yīng)的外圍電路。采用所述電源管理方法及裝置，使得USB接口設(shè)備在瞬間高脈沖電流的情況下能正常工作。
本發(fā)明電源管理方法包括以下步驟1、在與USB接口連接端設(shè)置輸入穩(wěn)壓濾波模塊，從USB接口接入電壓，進(jìn)行穩(wěn)壓濾波；2、采用DC/DC轉(zhuǎn)換方案將步驟1中從USB接口接入電壓轉(zhuǎn)換成USB接口設(shè)備所需的工作電壓；3、在與USB接口設(shè)備的連接端設(shè)置輸出穩(wěn)壓濾波模塊，對(duì)步驟2中輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓濾波后為USB接口設(shè)備提供工作電壓。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明采用DC/DC方案，電壓轉(zhuǎn)換效率高達(dá)92％，本發(fā)明采用輸入、輸出穩(wěn)壓濾波模塊分別對(duì)輸入、輸出電壓進(jìn)行處理，使得電源具有較強(qiáng)的負(fù)載能力、較小的紋波且能提供瞬時(shí)高電流。

圖1是本發(fā)明電源管理方法及裝置的方框圖。
圖2是本發(fā)明電源管理裝置的電路圖。
圖3是本發(fā)明電源管理方法及裝置工作時(shí)電壓的波形圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明電源管理方法包括以下步驟1、在與USB接口連接端設(shè)置輸入穩(wěn)壓濾波模塊，從USB接口接入電源，進(jìn)行穩(wěn)壓、濾波及儲(chǔ)能；2、采用DC/DC轉(zhuǎn)換方案將經(jīng)過步驟1中輸出的電壓轉(zhuǎn)換成USB接口設(shè)備所需的供電電壓；3、在與USB接口設(shè)備的連接端設(shè)置輸出穩(wěn)壓濾波模塊，對(duì)步驟2中輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓、儲(chǔ)能和消減紋波后提供給USB接口設(shè)備。步驟1中進(jìn)一步包括選用具有較大容值和具有較小等效電阻的電容C1，使得電路在電流波動(dòng)時(shí)能迅速地作出相應(yīng)反應(yīng)即補(bǔ)充和釋放能量；選用電容C7去耦濾波。步驟2進(jìn)一步包括選用二極管D1實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)快速續(xù)流功能；選用電感L1用于保證脈動(dòng)電流的平滑性及儲(chǔ)能；選用R1、R2和C8為輸出電壓反饋回路，以保證輸出電壓的大小。步驟3進(jìn)一步包括采用電容C2-C6并聯(lián)以滿足瞬時(shí)高脈沖電流時(shí)電路的負(fù)載能力，保證后續(xù)功能模塊工作的可靠性。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明電源管理裝置包括連接USB接口的輸入穩(wěn)壓濾波模塊10、連接USB接口設(shè)備的輸出穩(wěn)壓濾波模塊50及連接在輸入穩(wěn)壓濾波模塊10與輸出穩(wěn)壓濾波50之間的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊30。
請(qǐng)一并參閱圖2，所述輸入穩(wěn)壓濾波模塊10包括電容C1與C7，C1與C7并聯(lián)，一端接地，另一端連接著USB接口電源，用于從USB接口接入電源及進(jìn)行儲(chǔ)能，從而在電流波動(dòng)時(shí)能迅速地作出相應(yīng)處理即補(bǔ)充和釋放能量。這就要求C1有相當(dāng)大的電容值及較小串聯(lián)等效電阻，但通常情況下，電容的容值增大其體積也相應(yīng)增大，兼顧目前電子設(shè)備小型化的需求，電容的選取要綜合考慮尺寸大小和容值，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)比較，本實(shí)施例中選擇的C1封裝大小為EIA7343，等效電阻為60mΩ，電容值為680μF，但不限于上述值。C7是去耦濾波電容，電容值為0.1μF，用來(lái)提抑制高頻信號(hào)干擾，增強(qiáng)抗EMI能力。
所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊30包括集成芯片U1，所述集成芯片U1采用的脈沖寬度調(diào)制/脈沖頻率調(diào)制(PWM/PFM)切換控制型電源轉(zhuǎn)換模式，本實(shí)施例中選用的是Torex公司的XC6365芯片，該芯片采用的是SOT25封裝，具有5個(gè)管腳；二極管D1，D1的正極連接著U1的管腳5且接地；場(chǎng)效應(yīng)管TR1，型號(hào)為XP162，所述場(chǎng)效應(yīng)管TR1的源極連接著USB接口電源，柵極連接著芯片U1的管腳1，漏極連接著前述二極管D1的負(fù)極；電感L1，電感值為22μH，所述電感L1一端連接著所述二極管D1的負(fù)極和所述場(chǎng)效應(yīng)管TR1的漏極；電容C8，所述電容C8一端連接著芯片U1的管腳5，另一端連接著前述電感L1的另一端；電阻R1，阻值為470kΩ，與電容C8并聯(lián)；電阻R2，阻值為150kΩ，一端連接著芯片U1的管腳5；電容C9，一端連接著芯片U1的管腳4和USB接口電源，另一端接地和連接著前述電阻R2的另一端。
所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊30中D1在整個(gè)電路中主要起脈動(dòng)快速續(xù)流作用；電感L1用于保證脈動(dòng)電流的平滑性，且具有儲(chǔ)能作用；R1、R2和C8為輸出電壓反饋回路，以保證輸出電壓的大小。
所述輸出穩(wěn)壓濾波模塊50包括電容C2、C3、C4、C5和C6，均為470μF，所述電容C2、C3、C4、C5和C6并聯(lián)于DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端。
請(qǐng)結(jié)合參閱圖3，圖3為本發(fā)明電源管理裝置工作時(shí)USB接口的輸出電壓VCC、U1管腳1的輸出電壓VEXT1、電感L1的輸入端電壓VLI和輸出端電壓VLO的波形圖。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，在本實(shí)施例中即無(wú)線網(wǎng)卡的工作電流增大時(shí)，通過電阻R2的電流降低，U1的管腳5即FB端的反饋電壓下降，當(dāng)FB端的反饋電壓小于U1內(nèi)部設(shè)定的參考電壓時(shí)，U1管腳1的輸出電壓VEXT1為低電平0V，VCC大于VEXT1，場(chǎng)效應(yīng)管TR1導(dǎo)通，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管TR1的導(dǎo)通電阻可忽略不計(jì)，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管TR1漏極的電壓等于源極電壓，電感L1的輸入端電壓VLI等于USB接口的輸出電壓VCC，二極管D1截止；當(dāng)負(fù)載電流降低時(shí)，通過電阻R2的電流增大，U1的管腳5即FB端的反饋電壓上升，當(dāng)FB端的反饋電壓大于U1內(nèi)部設(shè)定的參考電壓時(shí)，U1管腳1的輸出電壓VEXT1為高電平5V，當(dāng)VCC小于場(chǎng)效應(yīng)管TR1的柵極電壓即U1管腳1的輸出電壓VEXT1時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管TR1截止，VLI下降，二極管D1導(dǎo)通，電感L1釋放能量，使得VLI上升，進(jìn)而使得VLO維持在4V。
本發(fā)明裝置實(shí)施例所用主要元、器件型號(hào)、參數(shù)如下電路符號(hào)名稱 規(guī)格型號(hào)C1 電容 AVXTPSE 687M006R0060C2-C6 電容 TPSE477M010R0045C7 電容 0.1μFC8 電容 68pFC9 電容 0.1μFD1 二極管SS14L1 電感 22μHU1 DC/DC轉(zhuǎn)換芯片 TOREXXC6365 SOT25R1 電阻 470kΩR2 電阻 150kΩ
權(quán)利要求
1.一種用于USB接口的電源管理裝置，包括輸入穩(wěn)壓濾波模塊和輸出穩(wěn)壓濾波模塊，其特征在于所述電源管理裝置進(jìn)一步包括DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊連接于所述輸入穩(wěn)壓濾波模塊和所述輸出穩(wěn)壓濾波模塊之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電源管理裝置，其特征在于所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊是采用PWM/PFM切換控制型電源轉(zhuǎn)換模式工作。
3.如權(quán)利要求1所述的電源管理裝置，其特征在于所述輸入穩(wěn)壓濾波模塊包括電容(C1)，所述電容(C1)具有適當(dāng)?shù)碾娙葜导暗刃Т?lián)電阻以響應(yīng)電流波動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的電源管理裝置，其特征在于所述輸入穩(wěn)壓濾波模塊還包括容(C7)，所述電容(C7)并聯(lián)于所述電容(C1)。
5.如權(quán)利要求1所述的電源管理裝置，其特征在于所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括DC/DC轉(zhuǎn)換芯片及外圍電路。
6.如權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊中的所述DC/DC轉(zhuǎn)換芯片為Torex公司的XC6365芯片，該芯片為SOT25封裝，具有5個(gè)管腳。
7.如權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊中的所述外圍電路包括電阻一(R1)、電阻二(R2)和電容(C8)構(gòu)成的反饋回路。
8.如權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊中的所述外圍電路進(jìn)一步包括串聯(lián)在所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸出端上的二極管(D1)和電感(L1)。
9.如權(quán)利要求1所述的電源管理裝置，其特征在于所述輸出穩(wěn)壓濾波模塊包括多個(gè)并聯(lián)電容(C2-C6)。
10.一種用于連接USB接口和USB接口設(shè)備間的電源管理方法，其特征在于包括以下步驟A.設(shè)立輸入穩(wěn)壓濾波模塊，對(duì)經(jīng)由USB接口引入的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓濾波；B.設(shè)立DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊，將所述引入的電壓轉(zhuǎn)換成所述USB接口設(shè)備所需的工作電壓并輸出；C.設(shè)立輸出穩(wěn)壓濾波模塊，對(duì)所述輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理后為USB接口設(shè)備提供所需的工作電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的電源管理方法，其特征在于所述步驟B中進(jìn)一步包括所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊采用的是PWM/PFM切換控制型電源轉(zhuǎn)換模式。
12.如權(quán)利要求10所述的電源管理方法，其特征在于所述步驟C中還包括對(duì)所述輸出電壓進(jìn)行消減紋波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源管理方及裝置，用于連接計(jì)算機(jī)的USB接口和USB接口設(shè)備，使USB接口電源滿足負(fù)載能力強(qiáng)、電源紋波小且能提供瞬時(shí)高電流等要求，進(jìn)而使得USB接口設(shè)備在高脈沖電流的情況下能正常工作。該包括電源管理方法包括1.在與USB接口連接端設(shè)置輸入穩(wěn)壓濾波模塊，從USB接口接入電源，進(jìn)行穩(wěn)壓濾波；2.采用DC/DC轉(zhuǎn)換方案將步驟1中輸出的電壓轉(zhuǎn)換成USB接口設(shè)備所需的工作電壓；3.在與USB接口設(shè)備的連接端設(shè)置輸出穩(wěn)壓濾波模塊，對(duì)步驟2中輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓濾波后為USB接口設(shè)備提供工作電壓。
文檔編號(hào)H02M1/14GK1622434SQ20031011239
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者胡偉文, 周創(chuàng)世 申請(qǐng)人:深圳市朗科科技有限公司