德州儀器 BQ25790 和 BQ25792 是兩個降壓-升壓型電池充電器集成電路，它們集成了適當?shù)?a target="_blank">電源管理，提供最大的功率密度和高達 97% 的通用快速充電效率。

新的 BQ25790 和 BQ25792 解決方案支持低靜態(tài)電流，并提供為 USB Type-C 的整個輸入電壓范圍（3.6V 至 24V）內(nèi)從一到四節(jié)串聯(lián)電池和高達 5A 的充電電流充電的靈活性， USB PD 和無線應(yīng)用。這些新解決方案適用于小型個人電子設(shè)備、便攜式醫(yī)療設(shè)備和樓宇自動化應(yīng)用。

“USB-Type-C / PD 適配器越來越受歡迎，正在成為一種通用充電標準。BQ25790 和 BQ25792 的高功率密度性能可以幫助設(shè)計工程師利用來自 USB-PD 的更高輸入功率，并為不同 （1-4s） 電池配置提供靈活性，”德州電池管理解決方案產(chǎn)品線經(jīng)理 Samuel Wong 說道儀器。

快速充電

有限的電池壽命會損害智能手機用戶的自主權(quán)。盡管它們的尺寸很大，但最新的智能手機電池非常出色，但無論它們多么重要，它們的尺寸仍然有限。制造商試圖讓手機越來越節(jié)能，但這些手機一直被用于越來越耗電的應(yīng)用。結(jié)果是，如果只充電一次，您的電池通常不會持續(xù)到晚上。

快速充電允許您使用一些技術(shù)技巧快速恢復(fù)設(shè)備的電池壽命。用于快速充電的電池充電器也作用于電壓值，以顯著增加功率輸出。

充電標準是化學(xué)和物理的復(fù)雜組合，由于每個標準都有其局限性，不兼容本身可能是一個問題。當電流流過智能手機電池時，它們會充電。更高的電流和更高的電壓可以更快地為電池充電，但它們的容量有限。充電調(diào)節(jié)器 （IC） 通過調(diào)節(jié)流入和流出電池的整體電流來防止危險的電流浪涌。

USB Type-C 供電 （USB PD） 為各種應(yīng)用中的快速高效充電提供了有用的替代方案。USB PD 的輸出電壓范圍可針對具有不同電池配置的不同電池供電設(shè)備進行調(diào)整，以利用 USB PD 的 5 W 至 100 W （20 V / 5 A） 功率譜。

TI 的升降壓 IC

通用充電允許從汽車適配器或 USB-PD 適配器充電，為各種設(shè)備帶來新的靈活性和便利性，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。雙向充電加強了移動充電 （OTG）。

設(shè)計人員正在尋找能夠延長電池運行時間、利用最大容量、同時有效充電和減少散熱以最大限度減少充電器 IC 內(nèi)的功率損耗以滿足消費者期望的解決方案。

全新 TI 集成降壓-升壓充電器 IC 系列（包括 BQ25790 和 BQ25792）使用 USB PD 輸入在 3.6V 至 24V 輸入電壓范圍內(nèi)為 1S 至 4S 電池充電時具有更大的靈活性。這些器件使用功耗極低的充電 IC 來延長運行期間的電池運行時間，并在不使用應(yīng)用程序時盡可能節(jié)省電池電量。除了超低功耗外，充電器還有一個充電定時器，允許在正常充電周期以上進行額外充電，從而使電池達到最大容量充電。

BQ25790 和 BQ25792 是多節(jié)降壓-升壓充電器，靜態(tài)電流小于 1μA。結(jié)合 8 mΩ 的極低電池 FET 電阻，工程師可以進一步最大限度地延長電池工作時間，以滿足需要額外工作時間的應(yīng)用（圖 1）。

圖 1：BQ25790 框圖

“便攜式電子設(shè)計中的靜態(tài)電流存在兩個主要挑戰(zhàn)。Samuel Wong 說，第一種靜態(tài)電流是關(guān)斷模式，可在設(shè)備運輸和儲存期間延長保質(zhì)期。他繼續(xù)說道，“BQ25790 和 BQ25792 提供低至 0.6uA 的關(guān)斷模式。關(guān)斷模式不僅最大限度地減少了 IC 電流消耗，而且還完全切斷了系統(tǒng)與電池的連接，從而避免了系統(tǒng)功耗。因此，允許電池保持滿容量數(shù)月。第二種靜態(tài)電流是用于為系統(tǒng)供電的電池模式。這些升降壓電池充電器最大限度地減少了 IC 消耗的電流，以提供更長的運行時間。”

新型升降壓充電器完全集成了以下組件：金屬氧化物場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)晶體管 （MOSFET）、電池 FET、電流感應(yīng)電路和雙輸入選擇器開關(guān)。組件數(shù)量的減少對于智能揚聲器等應(yīng)用特別有價值，隨著市場采用率的提高，這些應(yīng)用的尺寸更小，價格也更低。

“組件集成總是在面積、成本和性能方面進行權(quán)衡。BQ25790 和 BQ25792 分別在 《10mm2 （WCSP） 或 16mm2 （QFN） 封裝內(nèi)集成了四個降壓-升壓轉(zhuǎn)換器 MOSFET、一個電池 FET 和兩個電流檢測電阻器。這將解決方案尺寸顯著縮小了 50% 以上，從而使 PCB 占位面積的功率密度增加了一倍。憑借我們的高效電源轉(zhuǎn)換器和創(chuàng)新封裝，充電器支持高達 155mW/mm2。小型集成解決方案不僅提高了功率密度，而且還通過簡單的設(shè)計和最小的 BOM 提供了更好的用戶體驗，”Samuel Wong 說。

近年來，升降壓充電器越來越受歡迎，因為它能夠從幾乎任何輸入源為電池充電并滿足 Type-C 和 PD USB 適配器的需求。廣泛采用 USB Type-C 的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是通向通用適配器和相應(yīng)減少電子垃圾的現(xiàn)實途徑。高功率密度升降壓充電器不僅應(yīng)集成通用功能充電塊，還應(yīng)集成其他功能，例如 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，以簡化系統(tǒng)設(shè)計。圖 2 顯示了 USB PD 充電解決方案的系統(tǒng)框圖。

圖 2：USB PD 充電解決方案的框圖

當適配器不存在時，DC/DC 轉(zhuǎn)換器對電池進行放電以產(chǎn)生 VBUS 穩(wěn)壓并為外部設(shè)備供電。在沒有適配器的情況下，放電電源路徑中的背靠背 MOSFET 將打開，將輸出電壓 U3 切換到 VBUS 并保持 VBUS 電壓。這使 DC/DC 轉(zhuǎn)換器始終處于開啟狀態(tài)。

圖 3：完全集成的升降壓充電

圖 3 所示的完全集成的升降壓充電器可以簡化 USB PD 充電解決方案的系統(tǒng)范圍設(shè)計。外部背靠背 MOSFET 集成到充電器中，作為輸入過壓和過流保護電路、控制邏輯和驅(qū)動電路的一部分。這些特性消除了框圖中支持輸入電源路徑管理和輸入電流檢測的單元。

圖 4：單個升降壓充電器實現(xiàn)的 USB Type-C FRS

圖 5：從 VBUS 接收器到 VBUS 源的降壓-升壓充電器 FRS

集成升降壓充電器實現(xiàn)了一種新的備份模式，可以監(jiān)控 VBUS 電壓；VBUS 電壓降至預(yù)設(shè)閾值以下表示移除適配器，以支持 Type-C USB 端口的 FRS。快速角色交換 （FRS） 是 USB PD 3.0 的一項重要新功能，提供電源的設(shè)備可以快速更改其電源角色，成為能源消耗者，以保持一致的數(shù)據(jù)連接。FRS 有助于防止在突然電源浪涌影響流入設(shè)備的電流時可能發(fā)生的任何數(shù)據(jù)丟失（圖 4 和 5）。

審核編輯：郭婷