應用于手持設備的無線調制解調器電源
許多手持設備使用一至四節(jié)的非可充電堿性電池工作。與背光顯示相關的其他設備則要求使用更高瞬時功率的鎳甚至鋰電池以延長電池壽命(在充電或者電池被替換期間)。不管電池的類型和配置如何,在調制解調器中,為了保證系統(tǒng)合理的工作壽命,無線通信的調制解調、PA和射頻電路要求使用更高容量的電池。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180986.htm典型的系統(tǒng)如PCMCIA無線調制解調器,用于傳輸蜂窩數(shù)字數(shù)據(jù)包(CDPD)。這樣的設備可以插入到手持個人數(shù)字助理(PDA)中,或者是運行Windows? CE系統(tǒng)的手提電腦中,使用3.3V的電源工作僅消耗幾百毫安電流。為了避免主電池的過度漏電,PCMCIA卡通常包括一塊備用電池。備用電池可在傳輸過程中提供電源涌動,通常還具有低的等效串聯(lián)電阻(ESR),這在當今流行的可充電化學電池中較為常見。無線通信鏈路的實際電源主要取決于PA的發(fā)射功率和效率。
例如,無線數(shù)據(jù)通信鏈路中的供電電源(包含備用電池)必須與工作在3.3V電源的主機手持系統(tǒng)交互(圖1 - 注意適合于手持系統(tǒng)的微型封裝:IC1為16引腳QSOP封裝,IC2為8引腳μMAX?封裝)。備用電池為單節(jié)鋰離子電池,全充電電壓為4.1V至4.2V,殘余電量不低于2.9V。IC1將備用電池電壓轉換至3.3V,而IC2則使最終的備用電壓在12mV (0.36%)的誤差范圍內跟蹤主電源電壓。
圖1. 該電路為手持設備添加無線調制解調器和功率放大器,同時提供合適的電源管理功能。
跟蹤電源電壓對于無線硬件和主機的交互非常重要。這樣保證了雙向數(shù)據(jù)和控制線獲得正確的邏輯電平,而且防止過流從主電池流向調制解調器硬件以及從備用電池流向主電池與電子器件。
該電路工作原理如下:首先,考慮調制解調器插入到主機的PCMCIA插槽之前調制解調器的狀態(tài)。幾乎沒有能量或者很少的能量能夠從備用電池吸收過來,因而在這種狀態(tài)下調制解調器的電源必須禁用。備用電源的開關控制線為IC2的PG引腳。因為當調制解調器沒有連接時為IC2供電的主機VHH電壓不存在,IC2處于關斷狀態(tài)。
IC2電源關斷時電源好(PG)輸出(內部為開漏n溝道MOSFET)為高阻,此時IC2僅吸收漏電流。當PG輸出為高阻時,兩個電阻分壓器(R6/R7,通過IC1內部比較器監(jiān)測備用電池電壓,而R3/R4在電源上電時設置VBOOST電平值) 作為ONB線的上拉電阻關斷IC1電源。在電源關斷期間IC1開關模式升壓調節(jié)器和低壓差(LDO)調節(jié)器均被禁用。因而有1μA漏電流通過分壓器和1mA電流流入IC1,電池漏電流的典型值為2μA。
考慮電源上電時功率的要求:如果功率放大器(PA)必須提供0.6W和50%效率,需要1.2W輸入功率。如果工作在50%占空比時(收發(fā)時間相等),那么PA的有效功率為0.6W。在3.3V電壓工作時,負載吸收約180mA的電流。如果調制解調器的其余部分從3.3V電源吸收40mA電流,那么無線通信鏈路的總共供電電流在3.3V電源工作時為220mA1。
IC1升壓調節(jié)器在2.7V電源輸入時能夠提供(在VBOOST引腳)大約800mA電流,使用本征耗盡的Li+電池(2.9V至3.0V)則能夠提供1A或者更大的電流。即使如此仍使用內部低效率的LDO為PA和其他的調制解調器硬件供電, LDO電流標稱值為300mA,最小額定值為220mA。主要的原因是噪聲抑制問題。LDO在300kHz頻率工作時PSRR值約為38dB,有利于抑制VBOOST引腳上的PWM開關噪聲。LDO內置的濾波器降低了對PA供電電壓上和相關的射頻發(fā)射部分的后級噪聲抑制的要求或者根本就不需要,因而很容易通過聯(lián)邦通信委員會(FCC)的輻射標準要求。另一方面,斷續(xù)發(fā)射效率大約為8.3%。
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