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USB無線上網卡電源技術及解決方案
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摘要: 隨著3G網絡的普及,一些新款筆記本電腦已內置了3G無線網卡,即G3筆記本。對于大多數相對舊款電腦用戶來說,如果擁...
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關鍵字:USB 無線網卡 電源

隨著3G網絡的普及,一些新款筆記本電腦已內置了3G無線網卡,即G3筆記本。對于大多數相對舊款電腦用戶來說,如果擁有一款3G無線上網卡,同樣可以享受3G網絡帶來的便利與樂趣。

3G無線上網卡內部通常需要3.75V電源。由3.75V電壓電源管理芯片供電,一般產生1.5V/1.8V/2.8V/3.3V等電壓分別給處理器內核、IO接口、存儲器、SIM卡、音頻處理等單元供電,同時3.75V也直接給射頻功放模塊供電。

USB接口的3G無線上網卡,供電來源于USB提供的5V電壓。主機USB通??商峁?00mA電流,USB設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可提供的電流量。

無線網卡插入USB接口,經過ESD、EMI回路抑制靜電、浪涌電壓及共模干擾,USB的5V電壓經過AP1610限流開關加至DCDC轉換器AP2420,產生的3.75V電壓經過AP1610限流開關給超級電容器充電,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載開關應用設計的限流P溝道MOSFET電源智能開關。其工作電壓是2.4V~5.5V,是以3V和5V為電源的電子產品的理想保護器件。其完整的限流保護電路當大電流輸入超過設定值時自動調節(jié)達到輸出電流不變。AP1610還具有過熱保護、限制功耗和結溫的功能,可用于控制1A的負載。限流值是可編程的,通過SET端到地的外部電阻大小來調整。工作模式靜態(tài)電流典型值 9µA, 關斷模式靜態(tài)電流典型值1µA。AP1610采用無鉛5腳 SOT23封裝,廣泛應用于筆記本電腦、USB外設、熱交換設備及便攜通訊產品。AP1610的典型應用如圖二。
 
AP1610有高電平有效和低電平有效兩種選擇,在3G無線上網卡應用中我們選用低電平有效的型號: AP1610ES5-LFKR,使能端接一10K電阻到地;RSET用10.3K電阻,設定限流值500mA。

AP1610限流的5V電壓,經AP2420高效率地轉換為系統(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95%,非常適合于峰值工作電流達2A的條件下仍要求效率達到90%以上的便攜式產品。其電流模式實現優(yōu)異的線性和負載瞬態(tài)響應。在輸出負載變低時,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2A,輸出電壓可低至0.6V,具有軟啟動、短路保護和過溫保護功能。AP2420采用100%占空比的方式,實現了低壓差工作模式,可有效延長電池供電的便攜式設備的工作時間。1.2MHz的開關頻率,使得外圍元件可以小型化,內部補嘗設計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 有輸出電壓可調整型(0.6V to VIN)和固定1.8V等型號,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廣泛應用于數碼相機、數碼攝像機、調制解調器、筆記本電腦、打印機、無線上網卡等產品。AP2420在3G無線上網卡上的典型應用電路如圖三。
 
超級電容的作用:正常情況下USB提供5V@ 500mA電流,AP2420輸出3.75V@ 633mA電流,然而3G網絡數據通訊和語音通訊的最大工作瞬態(tài)峰值電流可達2A。這樣最大峰值狀態(tài)所需電流不足的部分就由超級電容器來補充。非峰值狀態(tài)由AP2420給超級電容器充電儲備能量。

AP2420后面接的AP1610作用:后面接的超級電容器具有非常大的容值,通常有3300uF, 上電瞬間會有非常大的沖擊電流。而正常 AP2420輸出3.75V@ 633mA電流,超級電容器的瞬態(tài)吸收電流遠大于前端所提供的電流,會影響系統(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: AP1610ES5-LFKR,使能端接一10K電阻到地;RSET用6.8K電阻,設定限流值850mA。

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

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