【我是工程师】浅谈电池管理应用中的功率路径管理

首先先介绍battery-feed架构：

如图1所示，在传统的feature phone里，battery-feed架构由于其简单的结构得到了广泛的应用。在这种架构中，电池被直接连接在系统母线上，所以系统电压永远不会超过电池电压(充满时通常为4.2V)，所以系统母线上器件的电压应力只要低于电池充满电压即可。另外，由于电池可以等效为一个容值超级大的电容，因而系统母线电压不会出现较大的波动，当系统需求功率超过输入电源能够提供的功率时，电池能够自动补充供电，从而使得适配器没有必要按照系统的峰值功率设计，降低了适配器的成本。

图1. Battery-Feed架构

正所谓“成也萧何，败也萧何”，如图2所示，当设备由于电池过放电而自动关机之后插入适配器重新充电时，由于较低电压的电池(低于系统启动电压)被直接连接在系统母线上，间接起到了电压箝位的作用，系统将无法立即开机。另外，当系统死机时电池无法从系统母线断开，因而不适用于内置电池的应用场合和运输模式的设计。

图2. Battery-feed架构中系统母线电压随输入电压、电池电压变化示意图

note: VIN_TYP为输入电压典型值，VBATT_FULL为电池充满电压，VSYS_UVLO为系统开机电压。

下面来谈谈另外一种架构，Power-selector架构。

为了解决电池低电压时插入适配器后无法立即开机的问题，power-selector 架构经常被采用，尤其笔记本电脑和移动电源。如图3所示，当适配器插入后，SW_H导通，直接将系统母线连接至输入端，那么系统母线电压等于输入电压，系统即使在电池低电压时也能立即开机。同时SW_L关断，系统母线通过charger IC给电池充电。在电池容量充足时，当适配器拔走后，SW_H关断，SW_L导通，系统母线直接由电池供电。

图3. Power-selector架构

如图4，在此架构中，由于系统母线电压可能直接等于输入电压，那么系统母线上器件电压应力要按照输入来设计，那么将会提高器件的规格进而提高成本。而且，在适配器插入时，SW_L关断，当系统功率需求超过适配器功率需求时，电池无法立即给系统补充供电。除非适配器自带输出电流环且允许较大的输出电压范围，或者电池通过charge IC工作在反向boost模式给系统补充供电，这些都大大增加了系统的设计复杂程度。

图4. Power-selector 架构中系统母线电压随输入电压、电池电压变化示意图

然后呢，怎么就没了

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