有關(guān)USB無線上網(wǎng)卡電源技術(shù)及解決方案

     隨著3G網(wǎng)絡(luò)的普及，一些新款筆記本電腦已內(nèi)置了3G無線網(wǎng)卡，即G3筆記本。對(duì)于大多數(shù)相對(duì)舊款電腦用戶來說，如果擁有一款3G無線上網(wǎng)卡，同樣可以享受3G網(wǎng)絡(luò)帶來的便利與樂趣。

      3G無線上網(wǎng)卡內(nèi)部通常需要3.75V電源。由3.75V電壓給電源管理芯片供電，一般產(chǎn)生1.5V/1.8V/2.8V/3.3V等電壓分別給處理器內(nèi)核、IO接口、存儲(chǔ)器、SIM卡、音頻處理等單元供電，同時(shí)3.75V也直接給射頻功放模塊供電。

      USB接口的3G無線上網(wǎng)卡，供電來源于USB提供的5V電壓。主機(jī)USB通?？商峁?00mA電流，USB設(shè)備消耗的電流最高值是有一定限度的，即所消耗電流不能超出主機(jī)可提供的電流量。

      聯(lián)芯科技芯片組的TD-SCDMA/GSM雙模USB無線網(wǎng)卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電源方案方框圖如圖一：

圖一 雙模USB無線網(wǎng)卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖

      無線網(wǎng)卡插入U(xiǎn)SB接口，經(jīng)過ESD、EMI回路抑制靜電、浪涌電壓及共模干擾，USB的5V電壓經(jīng)過AP1610限流開關(guān)加至DCDC轉(zhuǎn)換器AP2420，產(chǎn)生的3.75V電壓經(jīng)過AP1610限流開關(guān)給超級(jí)電容器充電，供給AD6857電源管理芯片及射頻功放。

      AP1610是無錫芯朋微電子公司專為高端負(fù)載開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)的限流P溝道MOSFET電源智能開關(guān)。其工作電壓是2.4V~5.5V，是以3V和5V為電源的電子產(chǎn)品的理想保護(hù)器件。其完整的限流保護(hù)電路當(dāng)大電流輸入超過設(shè)定值時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到輸出電流不變。AP1610還具有過熱保護(hù)、限制功耗和結(jié)溫的功能，可用于控制1A的負(fù)載。限流值是可編程的，通過SET端到地的外部電阻大小來調(diào)整。工作模式靜態(tài)電流典型值 9µA， 關(guān)斷模式靜態(tài)電流典型值1µA。AP1610采用無鉛5腳 SOT23封裝，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、USB外設(shè)、熱交換設(shè)備及便攜通訊產(chǎn)品。AP1610的典型應(yīng)用如圖二。

圖二 AP1610的典型應(yīng)用

      AP1610有高電平有效和低電平有效兩種選擇，在3G無線上網(wǎng)卡應(yīng)用中我們選用低電平有效的型號(hào): AP1610ES5-LFKR，使能端接一10K電阻到地；RSET用10.3K電阻，設(shè)定限流值500mA。[!--empirenews.page--]

      AP1610限流的5V電壓,經(jīng)AP2420高效率地轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的3.75V電壓。AP2420 是無錫芯朋微電子公司高效DCDC降壓芯片家族的一員，它是1.2MHz固定工作頻率、電流模式PWM單片式降壓穩(wěn)壓器，工作效率高達(dá)95％，非常適合于峰值工作電流達(dá)2A的條件下仍要求效率達(dá)到90%以上的便攜式產(chǎn)品。其電流模式實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的線性和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。在輸出負(fù)載變低時(shí)，AP2420用脈沖跳躍模式工作，保證了低的輸出紋波電壓，有利于對(duì)噪聲敏感的通訊電路工作環(huán)境。輸入工作電壓范圍為2.5V至6.0V，輸出電流可達(dá)2A，輸出電壓可低至0.6V，具有軟啟動(dòng)、短路保護(hù)和過溫保護(hù)功能。AP2420采用100%占空比的方式，實(shí)現(xiàn)了低壓差工作模式，可有效延長(zhǎng)電池供電的便攜式設(shè)備的工作時(shí)間。1.2MHz的開關(guān)頻率，使得外圍元件可以小型化，內(nèi)部補(bǔ)嘗設(shè)計(jì)使得用小電感量電感（可減小體積）也足以保持高效率工作。AP2420 有輸出電壓可調(diào)整型（0.6V to VIN）和固定1.8V等型號(hào)，并且有 3mm x 3mm 10-lead TDFN 和 MSOP 兩種封裝形式，工作溫度范圍 -40°C to +85°C。AP2420廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、筆記本電腦、打印機(jī)、無線上網(wǎng)卡等產(chǎn)品。AP2420在3G無線上網(wǎng)卡上的典型應(yīng)用電路如圖三。

圖三 AP2420的典型應(yīng)用

 AP2420在5V輸入、3.75V輸出的典型工作效率如圖四：

圖四 AP2420的典型工作效率

      超級(jí)電容的作用：正常情況下USB提供5V@ 500mA電流，AP2420輸出3.75V@ 633mA電流，然而3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊和語音通訊的最大工作瞬態(tài)峰值電流可達(dá)2A。這樣最大峰值狀態(tài)所需電流不足的部分就由超級(jí)電容器來補(bǔ)充。非峰值狀態(tài)由AP2420給超級(jí)電容器充電儲(chǔ)備能量。

      AP2420后面接的AP1610作用：后面接的超級(jí)電容器具有非常大的容值，通常有3300uF, 上電瞬間會(huì)有非常大的沖擊電流。而正常 AP2420輸出3.75V@ 633mA電流，超級(jí)電容器的瞬態(tài)吸收電流遠(yuǎn)大于前端所提供的電流，會(huì)影響系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的可靠性。AP1610在此限定最大允許電流值，減小超級(jí)電容器的瞬間吸收電流峰值，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。在此仍然選用低電平有效的型號(hào): AP1610ES5-LFKR，使能端接一10K電阻到地；RSET用6.8K電阻，設(shè)定限流值850mA。

      以上粗略地介紹了聯(lián)芯科技芯片組的TD-SCDMA/GSM雙模USB無線網(wǎng)卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電源方案，以及無錫芯朋微電子公司的限流開關(guān)AP1610和DCDC降壓穩(wěn)壓器AP2420在該方案中的應(yīng)用，該電源方案同樣適應(yīng)于T3G、展訊等TD-SCDMA/GSM雙模無線上網(wǎng)卡芯片組，也適合于CDMA20001X 、WCDMA等其它3G網(wǎng)絡(luò)的USB無線上網(wǎng)卡的應(yīng)用。