Transcript 第八章复合电源管理电路
移动电话测试与维修 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 第八章 复合电源管理电路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 早期移动电话常采用多个独立的电压调节器来为整机的各单元电路供电 如今的移动电话常采用复合的电源管理单元（PMU）管理 电源管理器都提供: 开关机控制逻辑（OOC，ON/OFF CONTROL） 基带电压调节器（BB Regulator） 充电控制（Charge Control） 电池监测（Battery Monitor） 复位与看门狗（Reset & Watchdog） 各种中断（Interrupt） 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 有些复合电源管理器还提供实时时钟、音频放大器、铃声驱动、背景灯 与振动器驱动等 随着基带芯片技术的发展，越来越多的芯片厂商将电源管理单元与模拟 基带信号处理单元集成在一起 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.1 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 供电系统 早期移动电话受电池技术、电源管理电路的限制，电池 电压甚至在6.5V以上 现在移动电话电池标称值一般为3.6V LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.1.1 电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 电池接口 一、电池身份信息线路 二、电池温度信息线路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 一、电池身份信息线路 手机的电池接口线路作用： 传输电池电源 电池监测 最常见的用于电池监测的线路是电池身份信息线路——BAT_ID（BSI） BAT_ID通常是由电池内的一个电阻（或采用相关的集成芯片）与手机内的电 阻组成电阻分压电路 手机内的PMU单元或ABB（模拟基带信号处理器）读取该分压电路输出的信号 电压，经A/D转换得到相应的数据信号 数字基带信号处理器根据该数据信号来判断电池的类型 BAT_ID作用：识别不同类型电池，防止非法电池使用，可致手机不开机 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 二、电池 温度信息 线路 电池内部采用一个温敏电阻与手机内的电阻组成分压电路，以得到电池的温 度信息 作用：用来防止手机因电池温度过高，导致电池或手机损坏 有些机器将温敏电阻放置手机主机板上 可能导致开机与充电故障 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 三、实际的电池接口线路 诺基亚8850手机的电池接口线路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 西门子CX65手机中的电池接口线路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 松下G60手机中的电池接口线路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.1.2 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 供电电路 手机电路中通常有两种电源供电电路：电池供电电路与外接电源供电电路 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 摩托罗拉V300手机的电池供电及充电电路原理方框图 充电 导通 正常导通； 充电截止 LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.2 动 电源 管理 单元 工作 模式 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 电源管理单元的启 掉电模式 复位模式 全操作模式 睡眠模式 LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.2.1 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 掉电模式下工作的电路 现代移动电话中都有实时时钟电路（RTC），实时时钟电 一 、 实 时 时 钟 路可被设计在电源管理单元，也可被设计在数字基带信号处 理器电路 实时时钟的工作频率为32.768kHz 实时时钟可用于许多方面，比如作为定时器计数的基准， 可对年、月、日、时、分、秒、1/100秒进行自动计时的器 件，也可用于产生周期性的中断信号，使基带电路去调用中 断子程序 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 图所示的是三星E708手机中的实时时钟电路，该电路由外接的32.768kHz的实时 时钟晶体，补偿电阻电容与复合电源管理器PCF50601内的振荡电路一起组成。 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 图所示的则是夏普902SH手机的实时时钟电路，902SH是一个WCDMA手机，该机的 实时时钟电路由外接的实时时钟晶体、电阻电容与数字基带信号处理器D751668AZZG 内的振荡电路一起组成。 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 二、实时时钟电源 后备电池 实时时钟电压调节器有的是被集成在复合的电源管理器中，有的是采用一个专门 的电压调节器。不论是哪一种形式的电压调节器电路，一旦电池电源被连接到手机， 实时时钟电压调节器就开始工作，为实时时钟电路提供工作电源。如果电池被取下， 由后备电池给实时时钟电路供电。 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 三、PMU的内部电源电路 在集成的复合电源管理器中，通常都会有其内部的供电模组 这些电路在电池被安装到手机时就开始工作，给开关机控制单元供电 ，以使电源管理单元具备开机触发的条件 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 四、参考电源电路 采用复合电源管理器的手机电源电路基本上都有参考电源电路 复合电源管理器中的参考电源电路——能带隙参考电压（bandgap reference）电路 为复合电源管理器中的各种电压调节器提供参考电源，以使电压调节 器输出高精度的电源，满足数字电路对电源精度的要求 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www PMU的内部电源电路 PCF50601的内部电源电路 LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.2.3 发 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 开机触 开机触发方式 低电平开机触发示意图一 高电平开机触发示意图 低电平开机触发示意图二 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 8210/8850开机流程 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 手机接上电池时 电池电压通过输入电路送入N100的F1、G1、G3、G5、A4、H6、D2等脚 经N100内部电路转换后，从E4脚输出3V左右的触发电压，手机进入开机准备 状态 按下开关时 给N100的E4脚低电平触发信号，N100工作 C6脚输出2.8V电压对逻辑控制部分电路供电 H5脚输出2.8V电压对主时钟电路（G830）供电，获得13MHz时钟信号供给 D200的K11脚 A5脚输出2.8V电压，供给D200的B13脚，作为复位电压；同时，从D200的 E2脚输出的高电平检测信号变为低电平，从而D200检测到符合整机运行的程序 数据，调出N210内的开机程序数据，控制维持N100的各项电压输出，维持开 机 第八章 复合电源管理电路 8.3 器 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 电压调节 移动电话中的电压调节器可分为基带电压调节器与射频电压调节器 两类 基带电压调节器又包含数字电源与模拟电源 数字电源主要给数字基带信号处理器、存储器、模拟基带信号处理 器内的数字电路供电 模拟电源主要给基带部分的音频等模拟电路供电 射频电压调节器则给接收、发射机射频部分的各单元电路供电 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 基带电压调节器 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 独立的电压调节器 5端口电压调节器 NOKIA手机中的4.7V电压调节器 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 射频电压调节器 射频电压调节器与基带电压调节器在电路上基本一致 射频电源要求噪声小,基带电源要求精度高 多数复合电源管理器集成了射频电压调节器 基带电压调节器总在工作，射频电压调节器间断工作 射频电压调节器输出电压单一，而基带电压调节器输出 电压多样 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 升压与降压电源电路 电池电压一般在3.6V 手机有的电路需要更高的电压，如泵电路、 SIM卡、显示屏等——升 压电路BOOST 手机基带器件通常电压较低——降压电路 直流变换电路，通常需要振荡电路 第八章 复合电源管理电路 8.4 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 开机序列 基带电压 系统主时钟电源 逻辑时钟 系统软件 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 一、逻 辑 时 钟 移动电话的基带电路需要使用时钟信号，该信号被称为逻辑时钟 逻辑时钟信号通常由射频部分的参考振荡电路产生 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 若逻辑时钟信号的幅度不正常，可能导致手机出现开机困难的故障 逻辑时钟信号的频率不正常不一定会引起不开机的故障，却一定会引起手 机出现不能进入服务状态（无接收）的故障 若AFC控制不正常，则会导致GSM手机工作与基站系统不同步。从而导致手 机出现上网难、打电话难、通话容易掉线等故障 对于CDMA与WCDMA手机来说，参考振荡电路的AFC信号也是基带部分的DAC单 元输出的 在检测基准频率时钟电路的电压时，建议使用示波器 大多数手机的基准频率时钟电源都是一个专门的电压调节器提供，若电源 不纯净，会导致一些意外的故障 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 二、复 位 电 路 复位电路在系统电源建立过程中，为系统CPU 和某些接口电路提供一 个几十毫秒至数百毫秒的复位脉冲 利用这段时间，系统振荡器启动并稳定下来，CPU 复位内部的寄存器 和程序指针，为执行程序做好准备 复位期间CPU 总线处于高阻状态，所有控制信号处于无效状态，以免 出现误操作 对系统中某些需要复位的接口电路，复位使它们内部的控制寄存器和 状态寄存器处于某种确定的初始状态 第八章 复合电源管理电路 最基本的阻容复位电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO E708手机中存储器的复位信号产生电路 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 除RC复位电路外，在移动电话中还常常用专门的复位信号产生 器来产生复位信号 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 在采用集成复合电源管理器的电路中，复位电路被集成在电 源管理器内 如果复合电源管理器的方框图中没有标出专门的复位单元， 那么，这个复位单元通常被集成在复合电源管理器的OOC（开关 机控制单元）或POR（开关机控制与复位）单元 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www NOKIA3210的复位系统示意图 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 三、开 机 维 持 在关机状态下，如果电源开关键被按下并保持足够的时间，就会产生一个 开机触发信号，使基带电压调节器、系统时钟电压调节器工作 如果电源开关键被释放，就需要一个信号继续控制基带电压调节器，使之 维持在工作状态，从而使手机能完成开机进入正常工作状态，这个控制信号 就被称为开机维持信号 开机维持信号都是一个固定的高电平信号，在电路中，通常被标注为 PWR_KEEP、BB_PWR、DBBON等 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 高电平开机触发的开机维持线路示意图 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 四、开 机 序 列 诺基亚8210手机开机信号的时序图 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 手机电源开机过程 手机电源设计也不完全相同，多数机型常把电源集成 为一片电源 集成块来供电 ；或者电源与音频电路集成在 一起；有些机型还把电源分解成若干个小电源块等 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 开 机 序 列 LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO 五、充 电 电 路 充电检测电路使手机在充电电源被连接到手机时，能控制充电电路的启动 当充电电源连接到手机时，会触发充电检测电路，使充电检测电路输出充 电检测信号到逻辑电路 逻辑电路收到这个信号后，会输出充电控制信号到充电电路 故障：不能充电，需首先检测充电检测电路 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 充 电 控 制 充电控制信号CHG_ON由逻辑电路发出 大电流充电——快速充电 小电流充电——慢速充电 LOGO 第八章 复合电源管理电路 8.6 路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www 其他单元电 8.7 电源管理器 D1094DA LOGO 第八章 复合电源管理电路 http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www LOGO http://jpkc.sziit.com.cn/mo/www