浅谈低压硅碳负极锂离子电池供电方案

近几年随着智能手机的发展越来越多的厂商逐步开始卷电池卷续航纷纷拿出自家的硅碳负电池做宣传。例如一加的冰川电池荣耀的青海湖电池小米的金山江电池。关于硅碳负电池供电方案并不是新的方案在十多年前就有类似方案。低压硅碳负极锂离子电池供电范围大概在3.0V-4.5V。然而众所周知手机的关机电压往往在3.4V而电池容量通常是按照满电电压放电至3.0V甚至更低来定义的这就使得关机电压3.4V以下的电池容量会被白白浪费为了充分更好的将电池容量利用起来传统的手机供电方案已经不太合适。目前低压电池给外设供电有以下两个设计方案Buck-boost方案如上图所示为手机中运用最多的RT6160A的内部框图芯片通过四个MOS管组合成BUCK-BOOST模式。I2C和VSEL状态可配置输出电压值。当输入大于输出进入Buck模式。输入小于输出进入Boost模式。当输入接近输出进入Buck-Boost模式。在输出3.3V情况下3.0V-4.5V的输入最大输出电流为3A。2.5V-3.0V的输入最大输出电流为2.5A。关于有无buck-boost方案,MTK网站也给出了对比。有buck-boost时可将关机电压调至3.2V甚至3.0V而无此方案软件关机电压在3.4V。电路设计方面buck-boost往往用于系统电源PMIC的HV LDO的输入源以及Camera多路LDO AVDD OISVDD AFVDD的前级输入源。芯片效率方面RT6160A的表现较为优秀在输出3.3V的情况下整个电流区间也是超过或者接近90%对于日益追求高续航的手机来说无疑是一个非常不错的表现。Bypass boostBypass boost可将化学电池的性能得到充分发挥能在电池电压低于系统电源IC所需的电压时将其剩余电能最大化的挖掘出来。其内部含有boost转换器即使锂离子电池电压低于系统设定的最小值也能为系统提供满足需要的最低电压。当输入低于设定的输出电压时IC进入Boost模式。当输入高于设定的输出电压时IC进入旁路模式。设计方面这类IC往往选择给射频模块供电。此为RT4803A的内部框架图。Q3管的通流能力则代表旁路模式下最大的可流经的电流此时Q3打开Q1与Q2关闭。当进入Boost模式Q3关闭Q1与Q2打开最大可输出电流为2A。与此同时效率也是非常的优秀。在整个电流区间效率都是非常的高。总之在目前主流的旗舰机都基本将这两个方案融合在一起为的也是争取更持久的续航和更优的性能表现。你对比两者芯片明显差异的即是buck-boost 高压输入时属于降压模式。boost-bypass高压输入时属于旁路模式。既然是降压必然会带来效率损耗虽然不多但是对于极致追求续航的电子产品来说也是一部分影响。弃buck-boost 转而用boost-bypass替换不仅可以解决高压输入的效率问题同时boost-bypass的电流能力也是大于buck-boost两个boost-bypass替换为之前一个buck-boostboost-bypass的方案。