本文讨论了动态电源路径管理（DPPM，Dynamic Power Path Management），这是现代移动设备中常用的电源管理方案，旨在通过动态调节充电电流和电源路径选择，以实现更高效、可靠的电池充电和系统供电。本文进一步优化和扩展了DPPM的工作原理、系统电压调节方法以及其优缺点。

动态电源路径管理（DPPM）概述

在现代移动设备中，电池通常是唯一的电力来源，但在某些情况下，设备还需要通过外部电源（例如USB适配器、适配器电源等）进行充电。为了确保设备在不同的电源条件下能够获得最佳的充电效率和电力供应，DPPM技术应运而生。DPPM的核心目标是智能地控制电池和外部电源之间的电力流动，以最大化充电效率，优化电池使用寿命，并在电池电量不足时立即恢复系统供电。

系统工作原理

DPPM控制系统通过调节电池与输入源之间的功率分配，确保系统在各种工作模式下都能够获得稳定的电力供应。具体来说，DPPM会根据输入源的电流容量与负载电流的要求动态调整充电电流，实现短时间内的充电与供电平衡。下图展示了DPPM的基本工作原理：

图1：DPPM电源路径管理基本结构

在DPPM中，系统负载（VSYS）可以通过两种方式供电：

1. 电池供电：当没有外部输入源时，电池通过FET（场效应管）直接向系统提供电力。

2. 输入源供电：当外部电源接入时，DC/DC转换器或低压差LDO稳压器将输入电源的电压转换为系统所需的稳定电压（VSYS），同时给电池充电。

当输入源电压接入时，系统会优先供电给系统负载，剩余电量用于给电池充电。DPPM系统动态监测输入源的能力和负载电流，一旦输入源无法满足负载需求，系统会调节充电电流，防止系统电压（VSYS）过低，从而确保系统的正常运行。

DPPM模式的工作原理

当系统负载超过输入源的功率能力时，VSYS电压会下降。一旦电压下降到一定阈值，DPPM控制系统将自动减少充电电流，防止系统电压进一步降低，这一过程称为DPPM模式。

在DPPM模式下，如果充电电流减少至零且系统负载仍然超出输入源的能力，系统电压（VSYS）将继续下降。当VSYS降至电池电压（VBAT）以下时，电池将通过电池FET为系统供电，进入补充模式。在补充模式下，电池和输入源同时为系统提供电力。

为了确保平稳过渡到补充模式，在某些情况下，电池FET可能处于线性模式（未完全导通）。例如，当VBAT < VSYS_MIN + DV时，或在启动瞬态期间，电池FET可能未完全开启。这时，采用理想二极管模式（Ideal Diode Mode）可以有效控制电池FET的导通状态，减少系统电压波动，确保平稳切换。

理想二极管模式

在理想二极管模式下，电池FET作为理想二极管工作。当系统电压（VSYS）低于电池电压40mV时，电池FET开启并通过调节栅极驱动器来实现低压降。随着放电电流的增加，电池FET获得更强的栅极驱动，使导通电阻（RDS）减小，直到电池FET完全导通。理想二极管模式能够有效降低VSYS和VBAT之间的电压差异，确保电池和系统之间的稳定电流流动。

系统电压调节方法

DPPM中系统电压（VSYS）的调节是根据输入电源的不同类型（DC/DC转换器或LDO稳压器）来灵活设定的。如果输入源采用LDO稳压器，VSYS通常会设定为固定值以满足系统需求，如MP2661的VSYS为4.65V，MP2660的VSYS为5.0V。而如果采用DC/DC转换器，VSYS会根据电池电压动态调整，以提高整体转换效率，这种方式被称为窄电压直流（NVDC）。

DPPM控制的优势

• 即时供电：无论电池电量如何，一旦外部电源接入，系统能够立即获得电力，避免了设备因电池电量不足而无法开机的情况。

• 短充电时间：DPPM通过动态调节充电电流，根据输入源电流能力和系统负载需求优化充电效率，缩短充电时间。

• 智能电源管理：DPPM控制系统根据输入源电流和负载需求的变化，自动调整电源路径，平衡系统负载与充电电流，避免电池过度放电或过度充电，延长电池使用寿命。

DPPM控制的局限性

尽管DPPM具有显著的优势，但其实现也存在一定的复杂性，尤其是在不同操作模式之间的平滑过渡。具体挑战包括：

• 模式切换复杂性：为了确保电池FET、VSYS环路、理想二极管环路和充电电流环路之间的平滑切换，DPPM系统需要高效的电源管理控制逻辑。

• 高性能要求：为实现即时供电和短充电时间，DPPM控制系统必须具备较高的响应速度和精度，以应对电池电量深度放电和瞬时负载变化等复杂情况。

DPPM控制的应用

具有DPPM控制功能的充电器IC广泛应用于移动设备和便携式电子产品中，尤其是那些需要在不同电源模式之间切换并确保电源稳定的设备。常见的DPPM控制充电器IC包括MP2624A、MP2660等，这些器件通过集成DPPM控制功能，帮助设备在输入电源接入后实现快速充电和稳定供电。

总结

动态电源路径管理（DPPM）通过智能调节充电电流、优化电源路径和实现平滑模式切换，能够显著提高系统的电源管理效率和可靠性。DPPM不仅能确保设备在电池电量不足时获得立即电源，还能最大化输入源电流的利用率，从而缩短充电时间并延长电池使用寿命。虽然其实现较为复杂，但随着电源管理技术的不断发展，DPPM将继续在各类移动设备和便携式电子产品中发挥重要作用。