专利名称：电源管理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电源管理方法及装置，特别是关于一种负载能力强、电源纹波系数小、且能够提供瞬时高电流的电源管理方法及装置。
背景技术：
随着信息技术的飞速发展，网络与人们的生活日益密切，而无线上网卡以其灵活不受线路约束的优势得到日渐广泛的应用，满足人们随时随地上网的需求。目前通常采用的无线上网接口有PCMCIA和USB接口，PCMCIA无线上网卡容易因为散热问题造成性能不稳定，影响无线上网卡的正常工作。而USB接口的通用性更强，且不存在散热问题，是一种较好的选择。但因为USB规范定义了其功率特性，供电电压为5V，供电电流限制在500mA以内，而无线上网卡的工作电压一般为3.3v-4.2v之间，要求平均电流达到400mA，业界通常在USB接口与无线上网卡之间增加一块采用LDO方式的电压转换模块将USB接口提供的电压转换成无线上网卡所需要的工作电压。但是，LDO电源转换方案工作效率低，通常其转换效率只有60％左右，且热损耗较大，当负载功率增大时，所需要的输入功率要求相应增大，而USB提供的输入功率是标准的，所以采用LDO电源转换方案所获得的功率很难保证负载功率的正常需要。且无线上网卡在信号发射时、信号弱时或高速运行状态下对电流的消耗处于快速变化的状态，瞬时电流将近1.7A，且持续时间接近500us，此时业界通常采用的LDO电压转换方案无法提供无限上网卡正常工作所需的脉冲电流，进而影响无线上网卡的正常工作。因此，要使无线上网卡处于稳定的工作状态，USB接口电源必须满足负载能力强、电源纹波小且能提供瞬时高电流等要求。
发明内容本发明的目的在于为USB接口提供一种负载能力强、电源纹波小且能提供瞬时高电流的电源管理方法及装置。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的本发明电源管理装置包括与USB接口连接的输入稳压滤波模块，与外界设备连接的输出稳压滤波模块及连接在输入稳压滤波模块与输出稳压滤波模块之间的DC/DC电压转换模块。所述DC/DC电压转换模块包括DC/DC的芯片及对应的外围电路。采用所述电源管理方法及装置，使得USB接口设备在瞬间高脉冲电流的情况下能正常工作。
本发明电源管理方法包括以下步骤1、在与USB接口连接端设置输入稳压滤波模块，从USB接口接入电压，进行稳压滤波；2、采用DC/DC转换方案将步骤1中从USB接口接入电压转换成USB接口设备所需的工作电压；3、在与USB接口设备的连接端设置输出稳压滤波模块，对步骤2中输出的电压进行稳压滤波后为USB接口设备提供工作电压。
与现有技术相比较，本发明采用DC/DC方案，电压转换效率高达92％，本发明采用输入、输出稳压滤波模块分别对输入、输出电压进行处理，使得电源具有较强的负载能力、较小的纹波且能提供瞬时高电流。
图1是本发明电源管理方法及装置的方框图。
图2是本发明电源管理装置的电路图。
图3是本发明电源管理方法及装置工作时电压的波形图。
具体实施方式本发明电源管理方法包括以下步骤1、在与USB接口连接端设置输入稳压滤波模块，从USB接口接入电源，进行稳压、滤波及储能；2、采用DC/DC转换方案将经过步骤1中输出的电压转换成USB接口设备所需的供电电压；3、在与USB接口设备的连接端设置输出稳压滤波模块，对步骤2中输出的电压进行稳压、储能和消减纹波后提供给USB接口设备。步骤1中进一步包括选用具有较大容值和具有较小等效电阻的电容C1，使得电路在电流波动时能迅速地作出相应反应即补充和释放能量；选用电容C7去耦滤波。步骤2进一步包括选用二极管D1实现脉动快速续流功能；选用电感L1用于保证脉动电流的平滑性及储能；选用R1、R2和C8为输出电压反馈回路，以保证输出电压的大小。步骤3进一步包括采用电容C2-C6并联以满足瞬时高脉冲电流时电路的负载能力，保证后续功能模块工作的可靠性。
请参阅图1，本发明电源管理装置包括连接USB接口的输入稳压滤波模块10、连接USB接口设备的输出稳压滤波模块50及连接在输入稳压滤波模块10与输出稳压滤波50之间的DC/DC电压转换模块30。
请一并参阅图2，所述输入稳压滤波模块10包括电容C1与C7，C1与C7并联，一端接地，另一端连接着USB接口电源，用于从USB接口接入电源及进行储能，从而在电流波动时能迅速地作出相应处理即补充和释放能量。这就要求C1有相当大的电容值及较小串联等效电阻，但通常情况下，电容的容值增大其体积也相应增大，兼顾目前电子设备小型化的需求，电容的选取要综合考虑尺寸大小和容值，经反复试验比较，本实施例中选择的C1封装大小为EIA7343，等效电阻为60mΩ，电容值为680μF，但不限于上述值。C7是去耦滤波电容，电容值为0.1μF，用来提抑制高频信号干扰，增强抗EMI能力。
所述DC/DC电压转换模块30包括集成芯片U1，所述集成芯片U1采用的脉冲宽度调制/脉冲频率调制(PWM/PFM)切换控制型电源转换模式，本实施例中选用的是Torex公司的XC6365芯片，该芯片采用的是SOT25封装，具有5个管脚；二极管D1，D1的正极连接着U1的管脚5且接地；场效应管TR1，型号为XP162，所述场效应管TR1的源极连接着USB接口电源，栅极连接着芯片U1的管脚1，漏极连接着前述二极管D1的负极；电感L1，电感值为22μH，所述电感L1一端连接着所述二极管D1的负极和所述场效应管TR1的漏极；电容C8，所述电容C8一端连接着芯片U1的管脚5，另一端连接着前述电感L1的另一端；电阻R1，阻值为470kΩ，与电容C8并联；电阻R2，阻值为150kΩ，一端连接着芯片U1的管脚5；电容C9，一端连接着芯片U1的管脚4和USB接口电源，另一端接地和连接着前述电阻R2的另一端。
所述DC/DC电压转换模块30中D1在整个电路中主要起脉动快速续流作用；电感L1用于保证脉动电流的平滑性，且具有储能作用；R1、R2和C8为输出电压反馈回路，以保证输出电压的大小。
所述输出稳压滤波模块50包括电容C2、C3、C4、C5和C6，均为470μF，所述电容C2、C3、C4、C5和C6并联于DC/DC电压转换模块的输出端。
请结合参阅图3，图3为本发明电源管理装置工作时USB接口的输出电压VCC、U1管脚1的输出电压VEXT1、电感L1的输入端电压VLI和输出端电压VLO的波形图。当负载电流增大时，在本实施例中即无线网卡的工作电流增大时，通过电阻R2的电流降低，U1的管脚5即FB端的反馈电压下降，当FB端的反馈电压小于U1内部设定的参考电压时，U1管脚1的输出电压VEXT1为低电平0V，VCC大于VEXT1，场效应管TR1导通，因为场效应管TR1的导通电阻可忽略不计，此时场效应管TR1漏极的电压等于源极电压，电感L1的输入端电压VLI等于USB接口的输出电压VCC，二极管D1截止；当负载电流降低时，通过电阻R2的电流增大，U1的管脚5即FB端的反馈电压上升，当FB端的反馈电压大于U1内部设定的参考电压时，U1管脚1的输出电压VEXT1为高电平5V，当VCC小于场效应管TR1的栅极电压即U1管脚1的输出电压VEXT1时，场效应管TR1截止，VLI下降，二极管D1导通，电感L1释放能量，使得VLI上升，进而使得VLO维持在4V。
本发明装置实施例所用主要元、器件型号、参数如下电路符号名称 规格型号C1 电容 AVXTPSE 687M006R0060C2-C6 电容 TPSE477M010R0045C7 电容 0.1μFC8 电容 68pFC9 电容 0.1μFD1 二极管SS14L1 电感 22μHU1 DC/DC转换芯片 TOREXXC6365 SOT25R1 电阻 470kΩR2 电阻 150kΩ
权利要求
1.一种用于USB接口的电源管理装置，包括输入稳压滤波模块和输出稳压滤波模块，其特征在于所述电源管理装置进一步包括DC/DC电压转换模块，所述DC/DC电压转换模块连接于所述输入稳压滤波模块和所述输出稳压滤波模块之间。
2.如权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于所述DC/DC电压转换模块是采用PWM/PFM切换控制型电源转换模式工作。
3.如权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于所述输入稳压滤波模块包括电容(C1)，所述电容(C1)具有适当的电容值及等效串联电阻以响应电流波动。
4.如权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于所述输入稳压滤波模块还包括容(C7)，所述电容(C7)并联于所述电容(C1)。
5.如权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于所述DC/DC电压转换模块包括DC/DC转换芯片及外围电路。
6.如权利要求5所述的电源管理装置，其特征在于所述DC/DC电压转换模块中的所述DC/DC转换芯片为Torex公司的XC6365芯片，该芯片为SOT25封装，具有5个管脚。
7.如权利要求5所述的电源管理装置，其特征在于所述DC/DC电压转换模块中的所述外围电路包括电阻一(R1)、电阻二(R2)和电容(C8)构成的反馈回路。
8.如权利要求5所述的电源管理装置，其特征在于所述DC/DC电压转换模块中的所述外围电路进一步包括串联在所述DC/DC转换模块的电压输出端上的二极管(D1)和电感(L1)。
9.如权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于所述输出稳压滤波模块包括多个并联电容(C2-C6)。
10.一种用于连接USB接口和USB接口设备间的电源管理方法，其特征在于包括以下步骤A.设立输入稳压滤波模块，对经由USB接口引入的电压进行稳压滤波；B.设立DC/DC电压转换模块，将所述引入的电压转换成所述USB接口设备所需的工作电压并输出；C.设立输出稳压滤波模块，对所述输出的电压进行稳压处理后为USB接口设备提供所需的工作电压。
11.如权利要求10所述的电源管理方法，其特征在于所述步骤B中进一步包括所述DC/DC电压转换模块采用的是PWM/PFM切换控制型电源转换模式。
12.如权利要求10所述的电源管理方法，其特征在于所述步骤C中还包括对所述输出电压进行消减纹波。
全文摘要
本发明提供一种电源管理方及装置，用于连接计算机的USB接口和USB接口设备，使USB接口电源满足负载能力强、电源纹波小且能提供瞬时高电流等要求，进而使得USB接口设备在高脉冲电流的情况下能正常工作。该包括电源管理方法包括1.在与USB接口连接端设置输入稳压滤波模块，从USB接口接入电源，进行稳压滤波；2.采用DC/DC转换方案将步骤1中输出的电压转换成USB接口设备所需的工作电压；3.在与USB接口设备的连接端设置输出稳压滤波模块，对步骤2中输出的电压进行稳压滤波后为USB接口设备提供工作电压。
文档编号H02M1/14GK1622434SQ20031011239
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年11月28日
发明者胡伟文, 周创世 申请人:深圳市朗科科技有限公司