设计案例研究：为便携式无线接触管理器设计电源
一款名为spotme的便携式无线联系人管理器由瑞典公司shockfish sa设计。spotme由4.2v li+可充电电池供电。但是，内部通信器电路需要四种不同的电压。本文介绍了spotme无线通信器的电源设计。
瑞士初创公司shockfish sa为超过1000名参与者的会议设计了一个联系人管理器。spotme是一个小型（125mm x 69mm x 14mm）设备，看起来像pda（袖珍组织者）。它存储所有会议参与者的照片和相关数据。参与者可以标记他想见的人。一旦被标记的人在 10m 半径内，spotme 就会通过振动提醒用户，照片就会在显示屏上弹出。
使用spotme系统，每个参与者都有参加会议的所有人员的最新列表。随着新人的到来，一张照片会在几秒钟内拍摄并传输到所有设备。基站还传输会议日程的变化。
本应用笔记介绍了该公司应对电源设计挑战的一些方法，即设计具有图形显示和双向无线通信功能的手持式电池供电设备。
巡回赛
图1显示了spotme无线通信器的框图。该系统使用arm7处理器，显示器具有16个灰度和320 x 240像素的分辨率，内存由1mb闪存和8mb dram组成。868mhz ism频段收发器集成在包含所有rf模块的芯片中。
图1.斑点，框图。
整个电路安装在6层pcb上（75mm×60mm）。
电源概念
shockfish选择了li+可充电电池作为spotme的电源。该设备一次充电可运行 4-7 天。当今的处理器通常具有低电源电压，并且需要降压转换器。对长电池寿命的需求需要良好的电源效率。
通信器需要多个电压：
2.5v 用于处理器
3.3v内存
12v-16v可调液晶显示器
-14v 用于液晶显示器
图2a显示了电源的框图，而图2b显示了电源的实际布局。两个max1692降压转换器从li+电池的标称输入电压3.3v产生2.5v和4.2v电压。凭借其集成的同步整流器，这些转换器的效率高达95%。750khz 的开关频率允许使用小型外部元件（电感器、电容器）和最小的整体电路空间。
max1729为可调升压转换器，具有温度传感器和低静态电流。max1729产生+12v至+16v的可调lcd电压。分立式电荷泵将该电压反相至-14v。
振动器驱动器max1749确保恒定的力，不受电池电压的影响。
图 2a.电源框图。 图 2b.电源的实际布局。
li+电池充电器
充电电流随占空比进行调整。外部fet完全开启或关闭，因此功耗最小，充电器电路可以集成到小型便携式设备中。
对于新设计，建议使用max1879。max1879的特点是：
连续电压和温度监控器
充电时间限制
在没有输入电压的情况下终止充电周期（以避免电池放电）
外部元件少，无需电感（见图3)
图3.li+充电器，采用max1879。
脉宽调制与微压功率调节模式
spotme中使用的max1692工作在pwm（脉宽调制）或pfm（脉冲频率调制）模式。因此，设计人员可以根据应用要求选择模式。
有什么权衡？
dc-dc-转换器有五个主要组件（参见图4，降压转换器）：
开关（mos-fet）
肖特基二极管（可以用第二个mos-fet代替，max2参见图1692）
感应器
电容器
控制器
图4.降压型直流-直流转换器。
有两种可能性可以保持输出电压处于调节状态：控制器可以具有恒定频率并调整占空比（pwm），或者可以改变频率（pfm）。
pfm模式的优点是低静态电流。这导致小负载电流的良好效率。
对于pwm转换器，纹波通常较小，更容易滤波。开关频率越高，滤波器的分量（l，c）越小。pwm转换器的另一个优点是干扰仅限于开关频率的谐波，而对于pfm电路，设计人员必须预期更宽频率范围内的干扰。
如果需要多个输出电压，因此需要各种转换器，最好将所有转换器同步到相同的频率。否则可能会产生令人不安的节拍频率。
max1692既可以始终工作在pwm模式（用于噪声敏感应用），也可以自动切换到pfm模式以获得较小的输出电流。
根据实际应用，可能有充分的理由使用 pfm 或 pwm 转换器。对于具有低功耗待机模式的设备，pfm电路将具有最佳效率。对于具有低电平模拟信号处理（传感器信号调理、接收器、音频电路）的设备，将开关频率保持在信号频带之外非常重要。开关频率越高，就越容易构建有效的滤波器。
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使用spotme系统，每个参与者都有参加会议的所有人员的最新列表。随着新人的到来，一张照片会在几秒钟内拍摄并传输到所有设备。基站还传输会议日程的变化。
本应用笔记介绍了该公司应对电源设计挑战的一些方法，即设计具有图形显示和双向无线通信功能的手持式电池供电设备。
巡回赛
图1显示了spotme无线通信器的框图。该系统使用arm7处理器，显示器具有16个灰度和320 x 240像素的分辨率，内存由1mb闪存和8mb dram组成。868mhz ism频段收发器集成在包含所有rf模块的芯片中。
图1.斑点，框图。
整个电路安装在6层pcb上（75mm×60mm）。
电源概念
shockfish选择了li+可充电电池作为spotme的电源。该设备一次充电可运行 4-7 天。当今的处理器通常具有低电源电压，并且需要降压转换器。对长电池寿命的需求需要良好的电源效率。
通信器需要多个电压：
2.5v 用于处理器
3.3v内存
12v-16v可调液晶显示器
-14v 用于液晶显示器
图2a显示了电源的框图，而图2b显示了电源的实际布局。两个max1692降压转换器从li+电池的标称输入电压3.3v产生2.5v和4.2v电压。凭借其集成的同步整流器，这些转换器的效率高达95%。750khz 的开关频率允许使用小型外部元件（电感器、电容器）和最小的整体电路空间。
max1729为可调升压转换器，具有温度传感器和低静态电流。max1729产生+12v至+16v的可调lcd电压。分立式电荷泵将该电压反相至-14v。
振动器驱动器max1749确保恒定的力，不受电池电压的影响。
图 2a.电源框图。 图 2b.电源的实际布局。
li+电池充电器
充电电流随占空比进行调整。外部fet完全开启或关闭，因此功耗最小，充电器电路可以集成到小型便携式设备中。
对于新设计，建议使用max1879。max1879的特点是：
连续电压和温度监控器
充电时间限制
在没有输入电压的情况下终止充电周期（以避免电池放电）
外部元件少，无需电感（见图3)
图3.li+充电器，采用max1879。
脉宽调制与微压功率调节模式
spotme中使用的max1692工作在pwm（脉宽调制）或pfm（脉冲频率调制）模式。因此，设计人员可以根据应用要求选择模式。
有什么权衡？
dc-dc-转换器有五个主要组件（参见图4，降压转换器）：
开关（mos-fet）
肖特基二极管（可以用第二个mos-fet代替，max2参见图1692）
感应器
电容器
控制器
图4.降压型直流-直流转换器。
有两种可能性可以保持输出电压处于调节状态：控制器可以具有恒定频率并调整占空比（pwm），或者可以改变频率（pfm）。
pfm模式的优点是低静态电流。这导致小负载电流的良好效率。
对于pwm转换器，纹波通常较小，更容易滤波。开关频率越高，滤波器的分量（l，c）越小。pwm转换器的另一个优点是干扰仅限于开关频率的谐波，而对于pfm电路，设计人员必须预期更宽频率范围内的干扰。
如果需要多个输出电压，因此需要各种转换器，最好将所有转换器同步到相同的频率。否则可能会产生令人不安的节拍频率。
max1692既可以始终工作在pwm模式（用于噪声敏感应用），也可以自动切换到pfm模式以获得较小的输出电流。
根据实际应用，可能有充分的理由使用 pfm 或 pwm 转换器。对于具有低功耗待机模式的设备，pfm电路将具有最佳效率。对于具有低电平模拟信号处理（传感器信号调理、接收器、音频电路）的设备，将开关频率保持在信号频带之外非常重要。开关频率越高，就越容易构建有效的滤波器。
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