便携式产品涵盖音频、视频及无线通信产品，不断增加的功能需求，使电池供电的电源管理变得愈加复杂，同时电源转换***率损耗产生的热量对设计工程师提出新的挑战。本文从系统电源管理的角度，分析热量的产生并结合实例，提出相应的热管理方案。

    现今的便携式产品涵盖各式各样的音频、视频及无线通信产品，如苹果公司的ipod mp3播放器、便携式媒体播放器(pmp)、立体声蓝牙耳机和3g手机。最新的3g手机，除具有通话的基本功能外，还可以浏览网页、发送电子邮件、拍摄数码照片、玩游戏以及播放视频流。pmp采用大容量硬盘，可以储存和播放电影、音乐，拍摄和浏览照片，录制/播放电视节目。pmp日益成为掌上娱乐中心。

    图1：为便携式媒体播放器(pmp)内部功能简图。

    为支持不断增加的功能，pmp电源管理电路变得越来越复杂。图1中的电源管理单元包含锂电池充电、电量监测，以及将电池电压(2.8v-4.2v/节)转换为系统各芯片所需工作电压的电压转换器件。电源的转换效率不可能达到100%，在转换过程中必定存在功率损耗，这种损耗的功率被转换为热量。

    可以采用低压差线性稳压器(ldo)，电荷泵和基于电感的dc/dc转换器将电池电压转换成系统所需的不同工作电压。表1列出了三种电压转换器件的优缺点以及产生热量的大小。表1：三种电压转换器件

    从表中可以看出，低压差线性稳压器(ldo)只能将输入电压转换为更低的输出电压。在实际应用中，其功耗为p = (vin - vout) * iout。当输入与输出电压相差较大，且输出电流也大的情况下，ldo本身消耗的功率就非常大，并产生相应的热量。ldo特别适合于低电流，压差较小，或对电源噪声要求较高的场合。

    电荷泵采用电容来实现能量转换，可实现反压、倍压和稳压等变换，效率为80%左右。受电容容量及尺寸限制，电荷泵输出电流和电压都有限。在便携产品中，电荷泵可用来驱动并联的白光led，或做为拍照时的闪光灯。

    dc/dc转换器采用低阻抗的开关(如mosfet)以及电感等储能元件，实现降压和升压等转换。dc/dc转换器减小了电压变换过程中的功率损耗，效率高达90%以上。同时开关频率很高(可达2 mhz以上)，减小了外部电感和电容的尺寸。合适的dc/dc转换电路在系统中产生最低的热量。

    便携产品为便于携带，要求外形小，重量轻。产品内只有密集封装的元器件和印制电路板，通常不会使用风扇进行通风冷却。系统中电源管理部分和其它功能单元(硬盘和显示屏等)产生的热量，对设计工程师提出新的挑战。对便携式设计中热管理，应采用系统的方法，分析热量的产生，并从元器件选择，系统内温度监控和热量管理等方面寻求相应的解决方案。以下以pmp为例来探讨便携设计的热量管理。

    系统热分析

    pmp采用单节锂电池供电，图2为系统中能量的流动线路图，红色箭头显示电流的流动方向。从分析可知：锂电池充电电路、锂电池、电压变换器件(ldo和dc/dc转换器)、基于arm+dsp的处理芯片和硬盘在工作时都消耗电流，并产生功率损耗。可分别计算出这些元器件的功率损耗和产生的热量。值得注意的是，在充/放电过程中，锂电池内部发生化学反应，也会产生热量。

    一旦了解系统中热量产生的源头，就可以在电路设计和元器件选择上全盘考虑，以优化的方案，给系统提供电源管理，同时提供可靠的热管理。图3从热管理的角度，提出microchip热管理方案。图3的方案可分为锂电池充电及电量监测、电压变换、系统温度监测和热管理三部分，结合microchip锂电池充电、电量监测、ldo及dc/dc转换器、温度传感器和低功耗单片机等产品，实现可靠、智能、高效的热管理。

    图2：系统中能量的流动线路图。

    锂电池充电及电量监测

    pmp中锂电池采用线性充电，还采用电池电量监测芯片，向系统提供精确的容量等信息。这部分电路中的热量产生源包括：充电过程中线性充电ic的功耗；电流过流保护mosfet以及充/放电过程中，锂电池内部化学反应产生热量。mcp73861线性锂电池充电芯片充分考虑到热管理方面的需求：

    1. 最大1.2a充电电流，根据电池容量，通过外