上網本電源管理系統的設計挑戰及解決方案

    上網本的電源管理系統可分為以下幾部分：1. 電池充電和管理；2. CPU 處理器供電；3.系統5V/3.3V供電；4. I/O和顯卡供電；5. 顯示背光供電；6. DDR存儲器供電。

    我們如果把上網本對電源的要求與筆記本電腦和MID、智能手機等相比較：與主流筆記本電腦相比，上網本電池一般是2到3節，CPU及I/O功耗較低，輸入適配器電壓是19V或者12V、16V。而筆記本電腦適配器輸入電壓一般是19V，電池一般是3節以上。從供電方式看兩者比較相似。MID與智能手機功耗較上網本低，一般采用PMU（集成電源管理器件）供電，電池一般是1到2節。

    與常見筆記本電腦相比，上網本的一個主要特別點是其處理器的工作電壓更低，同時又需要很大的工作電流。因此上網本的主要電源管理設計挑戰是如何解決主處理器的供電問題。目前英特爾ATOM處理器和ARM架構的處理器都有一定的市場，針對這兩種處理器，電源管理略有不同。ATOM采用X86架構，功耗較ARM架構高，需要VID（Voltage Identification）調節核電壓，比如Intel Atom 采用IMVP6+ 7位DAC VID 供電管理，采用單相或兩相同步降壓DC/DC變換器。而ARM處理器功耗較X86低，一般不需要VID調節，采用單相同步DC/DC變換器。

    關于上網本是采取分立式的電源管理還是集成在同一個芯片中的問題，采用分立式還是集成方式與負載點(POL)電流和電壓有關。CPU處理器由于其低電壓大電流(約1V，10A-20A)，一般采用分立方式比較合理。但對于I/O、背光以及DDR供電，可以考慮采用高集成電源方案。隨著上網本集成度愈來愈高，采用集成電源管理會是一個趨勢之一。

    目前TI針對上網本的電源解決方案包括：針對核心處理器的單相 D-CAP+同步降壓控制器TPS51610、針對系統電源的具有 Out-of-AudioT 操作和100mA LDO的雙路同步降壓控制器TPS51125、針對I/O和圖形處理器的輕載效率優化的寬輸入電壓同步降壓控制器TPS51117、針對DDR1/DDR2/DDR3存儲器的轉換開關和LDO TPS51116、具有2A FET的獨立同步開關模式鋰離子充電器BQ24103A、具有低輸入電源檢測功能的主機控制的多化合物電池充電器BQ24705、以及0.7A/2.7-5.5V單路高側MOSFET、具有故障報告和工作態低電平啟用功能TPS2041/TPS2051。

    TPS51125是一款針對具有內部 3.3V 與 5V LDO 的筆記本系統電源的低成本、雙通道、同步降壓控制器解決方案。采用 D-CAPTM 自適應實時控制架構，可支持輕負載時的高效率以及快速的瞬態響應。該器件集成的 Out-of-Audio 操作提高了噪聲性能。該器件的輸入電源電壓范圍為 5.5V～42V，輸出電壓范圍為 2V～5.5V。TPS51125 可用于筆記本電腦和輕負載電池供電的設備。

    目前TI電源管理產品在筆記本電腦和上網本市場均具有很高市場占有率。針對上網本，TI將提供整體解決方案，為客戶提供性能和價格上具有競爭力的電源管理產品。（作者：劉學超工程師 德州儀器公司   來源：電子系統設計）