在日常生活中，便携式设备随处可见，如手机、手环、笔记本、数码相机等。一些追求高可靠性的行业, 如仪器仪表、医疗、电力、无人机、通信、轨道交通等，同样有许多便携式设备。因此，如何提高设备的电源可靠性成为一个值得探讨的问题。本文将为大家介绍 ADI 众多可供选择的产品及方案。

总的来说，设备根据能量来源的不同，简单分为三大类：

• 一次性电池供电设备
• 可充电电池供电设备
• 自取电设备

一、一次性电池供电设备

典型的产品有地震监测设备、应急求救装置、高压带电显示装置、智能井盖检测等设备。这些设备通常有一个唤醒信号或者按键等。此类设计的重点在于：在设备待机时，唤醒电路的功耗，设备的静态漏电流。在设备进入正常工作状态时，电源系统的高效率以及电池电量及状态的监测，确保设备在一个可控尺寸的电池供电下，维持较长的工作时间，实现设备生命周期内的免换电池维护。

实现此类唤醒功能的ADI典型器件有：

• 超低功耗三轴加速度计ADXL362
• 超低功耗的按键控制器LTC295X系列

ADXL362的待机电流只有10nA，意味着可以维持长达数年的待机。270nA的振动能唤醒电流，唤醒后，100 Hz ODR数据输出率仅需1.8 µA 电流。

LTC295X系列是ADI的按键控制器，LTC2955/2956  PB关脚提供25KV的ESD保护，LTC2955是1.2uA的供电电流，LTC2956为0.8uA。LTC3337 针对一次性电池（如锂亚电池）电量、内阻、电压、温度等进行监测，100nA的漏电流，非常适合此种应用。

二、可充电电池供电设备

目前此类产品是我们接触的最多的，一个典型的系统框图如下：

根据电池种类、电压的不同，ADI 提供了许多充电 IC 及集成的电源管理芯片。充电 IC 可分为线性充电器（一般用于小功率）和开关充电器，在设计电源及电池管理系统时，我们需要注意以下方面：

1、输入电压范围，是否有适配器，是否支持汽车的12V 或 24V 电池，是否支持 USB 充电，是否支持太阳能电池板等，这些不同的输入有不同的电压和特性，如果有多个输入，必须考虑 IC 是否兼容。

2、设备进行插拔、带重负载，受到 ESD 干扰、AC220V 中的瞬态干扰等，都会引起过流或者过压出现，典型的场景如下：汽车电池点火时电池电压可能出现的波形，如图6所示。为了保证系统的可靠性，必须增加相关 Surge Stopper 浪涌抑制器 IC，同时有插拔情况，则应考虑 Hot Swap 热插拔IC。

3、充电IC的电池反向阻断保护，当 Vin 输入低于电池电压，部分充电 IC 不能反向隔离电池，电池电压会通过 IC 的 Vin 进入到电源系统。
如 LT3650、LTC4121（图7）等器件在对电池充电时，必须考虑在输入增加肖特基二极管或者其它防反电路，以防止输入断开时的电池反向供电。
也可以使用电池防反功能的充电 IC，如 LTC4162 / LTC4012 （图8 / 图9）所示，可以防止电池电压反灌到 Vin。

4、多路输入的选择，对于有多个输入的系统，如 2个不同电压的适配器输入，1个备用电池输入，最简单的方法是使用3个二极管并联，但是二极管引起的损耗及温升是设备难以承受的。可选择相关的 Ideal Diode Controller 理想二极管控制器 LT4367，Power Path 功率路径控制器 LTC4416，Prioritized Power Path 优先级可调的功率路径控制器 LTC4417 等器件来实现设计优化。

5、设备功能电路工作电压高于电池电压，需要进行升压，如 LED 的背光光源、LCD/OLED的偏置电压等，必须注意升压器件是否具有输出断开功能。升压 IC 如 LT8330 ，电池电压过低时，升压停止时，输入会连通到 Vout，后级电路在电池低电压时可能会使电池过放或者持续漏电，可选带有断开功能的升压 IC LTC3122，对需要升压的功能电路进行供电和断开管理。

6、部分升压 IC，在VIN>VOUT时，也能正常工作，类似 LDO，设计时需要考虑此时工况下的热损耗，如 LTC3539，如果有类似的应用，可以考虑使用 LT8337/LT8338, 当 VIN 高于稳定的 VOUT 时，LT8337/LT8338 进入100％占空比直通模式，非常适合电池供电系统和通用升压应用。

7、对电池进行升降压操作时，必须计算电池截止放电电压附近的输出电流是否满足输出功率，否则相关 IC 会对电池造成过放伤害，甚至导致电池损坏。LTC353X、LTC311X等系列高集成度的 IC 都是非常好的选择。

8、防止对电池的过充，充电 IC 都带有充电终止的功能，充电终止的判据有以下几种：C/x 电流截止、Timer 安全充电时长、dV/dt 电池电压变化率、dT/dt 电池温度变化率等，同时，可以降低浮充电压，例如将4.2V的电池最大浮充电压设置到 4.1V，或者增加相关的电量计芯片如 LTC294X 系列，对电池电量进行监测。

三、自取电设备

ADI 拥有很多针对USB应用的 PMIC、集成充电功能的 DC/DC芯片等，同时对于超级电容或者其它作为储能器件的设备，也可以通过光、温差、振动、压电、电磁感应、无线谐振等供电方式进行能量收集，ADI 均有相关的方案可供参考。

图  20  ADI 相关能量收集器件

总结

便携式设备电源设计，总是在体积、可靠性、功能、效率、散热、价格等方面进行平衡。更多的功能 IC，在保证了产品可靠性的同时，必然会导致整体效率下降、体积增大等。ADI 与我们澳门人巴黎人1797公司愿意帮助您在相关产品设计中寻找合适的方案，使产品在众多要求中达到一个合理的平衡。如需咨询，请点击下方「联系我们」，提交您的需求，我们愿意为您提供合适的解决方案。

参考资料

ADI 充电IC  LT料号详细介绍

ADI 充电IC  AD料号详细介绍