超小型UCSP封装设备改善了便携式设备的电池管理

简介智能电话,手机和其他便携式设备需要越来越小的外形尺寸和功耗。

同时,设备的复杂性和功能继续增加。

可以看出,每个功能电路所占的空间正在以惊人的速度减少。

本应用笔记介绍了一种简单,节省空间的方法来解决便携式产品的两个主要问题。

首先介绍其高精度,超低功耗的电池剩余容量估算功能;然后介绍其紧凑的低功耗锂离子电池过流保护功能。

Li +电池电流监控准确测量负载的电流消耗可以估算Li +电池的剩余电量。

在Li +电池和负载之间连接一个小电流检测电阻器会在电阻器上产生与负载电流成比例的电压降。

电流检测放大器用于检测电阻上的电压降(典型值为数十mV),并根据模数转换器(ADC)的动态范围放大信号以获得适当的输出电压。

这种转换器通常集成在RF芯片组或电源管理集成电路(PMIC)中,并且电流检测放大器应配置为尽可能同相。

这种应用对电路有两个主要要求:小尺寸和低功耗,这也是便携式设备非常有吸引力的功能。

图1所示为MAX9938电流检测放大器。

在室温(25℃)下,该器件具有低于1μA(最大)的超低静态电流,并使用微型1mm×1mm,4球的UCSP(超芯片级封装)。

)。

晶圆级封装是一种IC封装工艺,它使用焊球而不是引脚来获得最小的封装尺寸。

电流检测放大器的低输入失调电压可以确保电流检测电阻的压降最小,从而使电流检测电阻本身的功耗最小。

在诸如智能电话之类的典型便携式设备中,发射模式下的峰值电流可能达到1A。

假设ADC的满量程电压为2.5V,对于固定增益为50的MAX9938F,电流检测电阻为50m&A。

可以使用欧米茄。

因此,电流检测电阻两端的最大压降为50mV,最大功耗为50mW。

使用最大输入失调电压小于500μV的放大器,引入的误差将被限制为小于峰值电流的1%。

如果系统要求更高的检测精度,则可以使用100m& Omega;电流检测电阻和一个固定增益为25的MAX9938T。

失调误差可降低至峰值电流的0.5%,但电流检测电阻的功耗增加了一倍。

图1. MAX9938F电流检测放大器用于测量电池电流,MAX9061比较器用于检测过电流事件。

过电流保护如果电路中使用了故障组件,或者同时激活了太多软件操作,则可能发生过电流。

无论出于何种原因,都必须以中断的形式将此故障情况通知中央处理器。

在便携式应用中,最好使用MAX9061比较器来实现过流保护(图1)。

MAX9061采用创新设计,其内部电路由施加于同相输入端的参考电压供电,参考电压范围为0.9V至5.5V。

无论参考电压如何,反相输入均可低至-0.3V至5.5V。

使用漏极开路输出,因此需要一个外部上拉电阻。

在大多数情况下,可以使用微控制器的内部上拉电阻。

独特的创新架构使比较器可以集成在1mm x 1mm的超小型4焊球UCSP封装中。

图1中,MAX9061的输入连接至电流检测放大器的输出。

最大电压为2.5V,对应于电池峰值电流。

基准电压可以连接到低压差(LDO)线性稳压器,该稳压器的电压高于峰值输入电压,例如2.7V。

当MAX9061输入高于基准电压时,比较器输出设为低电平,并产生中断。

除了具有相当于两个0402电阻的小型封装的优点,MAX9061还具有超低功耗,仅消耗100nA(最大)偏置电流。

为了减小电流,可以使用尽可能大的上拉电阻,因为中断是在比较器的下降沿产生的,并且下降时间与上拉电阻的电阻无关。

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