上网本电源管理系统的设计挑战及解决方案

    上网本的电源管理系统可分为以下几部分：1. 电池充电和管理；2. CPU 处理器供电；3.系统5V/3.3V供电；4. I/O和显卡供电；5. 显示背光供电；6. DDR存储器供电。

    我们如果把上网本对电源的要求与笔记本电脑和MID、智能手机等相比较：与主流笔记本电脑相比，上网本电池一般是2到3节，CPU及I/O功耗较低，输入适配器电压是19V或者12V、16V。而笔记本电脑适配器输入电压一般是19V，电池一般是3节以上。从供电方式看两者比较相似。MID与智能手机功耗较上网本低，一般采用PMU（集成电源管理器件）供电，电池一般是1到2节。

    与常见笔记本电脑相比，上网本的一个主要特别点是其处理器的工作电压更低，同时又需要很大的工作电流。因此上网本的主要电源管理设计挑战是如何解决主处理器的供电问题。目前英特尔ATOM处理器和ARM架构的处理器都有一定的市场，针对这两种处理器，电源管理略有不同。ATOM采用X86架构，功耗较ARM架构高，需要VID（Voltage Identification）调节核电压，比如Intel Atom 采用IMVP6+ 7位DAC VID 供电管理，采用单相或两相同步降压DC/DC变换器。而ARM处理器功耗较X86低，一般不需要VID调节，采用单相同步DC/DC变换器。

    关于上网本是采取分立式的电源管理还是集成在同一个芯片中的问题，采用分立式还是集成方式与负载点(POL)电流和电压有关。CPU处理器由于其低电压大电流(约1V，10A-20A)，一般采用分立方式比较合理。但对于I/O、背光以及DDR供电，可以考虑采用高集成电源方案。随着上网本集成度愈来愈高，采用集成电源管理会是一个趋势之一。

    目前TI针对上网本的电源解决方案包括：针对核心处理器的单相 D-CAP+同步降压控制器TPS51610、针对系统电源的具有 Out-of-AudioT 操作和100mA LDO的双路同步降压控制器TPS51125、针对I/O和图形处理器的轻载效率优化的宽输入电压同步降压控制器TPS51117、针对DDR1/DDR2/DDR3存储器的转换开关和LDO TPS51116、具有2A FET的独立同步开关模式锂离子充电器BQ24103A、具有低输入电源检测功能的主机控制的多化合物电池充电器BQ24705、以及0.7A/2.7-5.5V单路高侧MOSFET、具有故障报告和工作态低电平启用功能TPS2041/TPS2051。

    TPS51125是一款针对具有内部 3.3V 与 5V LDO 的笔记本系统电源的低成本、双通道、同步降压控制器解决方案。采用 D-CAPTM 自适应实时控制架构，可支持轻负载时的高效率以及快速的瞬态响应。该器件集成的 Out-of-Audio 操作提高了噪声性能。该器件的输入电源电压范围为 5.5V～42V，输出电压范围为 2V～5.5V。TPS51125 可用于笔记本电脑和轻负载电池供电的设备。

    目前TI电源管理产品在笔记本电脑和上网本市场均具有很高市场占有率。针对上网本，TI将提供整体解决方案，为客户提供性能和价格上具有竞争力的电源管理产品。（作者：刘学超工程师 德州仪器公司   来源：电子系统设计）