Texas Instruments bq21080線性電池充電器IC專注于小解決方案尺寸和低靜態電流以延長電池壽命。該器件采用8焊球芯片級封裝，無需采用HDI PCB工藝進行制造，從而降低了PCB成本。該器件可支持高達800mA的充電電流和高達2.5A的系統負載。

數據手冊：*附件：Texas Instruments bq21080線性電池充電器IC數據手冊.pdf

該器件采用標準鋰離子或磷酸鐵鋰充電曲線分三個階段對電池進行充電：預充電、恒流和恒壓。通過熱調節提供最大充電電流，同時管理器件溫度。該充電器還針對電池間充電進行了優化，具有3V的最低輸入電壓，并且可以承受25V的絕對最大線路瞬變。Texas Instruments bq21080集成了單按鈕輸入和復位電路，以減小解決方案的總尺寸。

特性

• 800mA電源路徑線性電池充電器
  • 已針對電池間充電和USB適配器優化的3.0V至5.9V輸入電壓工作范圍
  • 可耐受25V的輸入電壓
  • 可配置的電池調節電壓，精度為0.5%，范圍為3.6V至4.65V，階躍為10mV
  • 5mA至800mA的可配置快速充電電流
  • 電池FET導通電阻：55mΩ
  • 高達2.5A的放電電流，支持高系統負載
  • 可配置的終止電流，支持低至0.5mA
  • 可配置的NTC充電曲線閾值，包括JEITA支持
  • 電源周期和高級復位機制，用于恢復系統
• 電源路徑管理，用于系統供電和電池充電
  • 穩定系統電壓 (SYS) 范圍為4.4V至4.9V，此外還具有電池電壓跟蹤功能和輸入直通選項
  • 可配置的輸入電流限制
  • 用于系統的可選適配器或電池電源
  • 動態電源路徑管理可以對通過弱適配器充電進行優化
• 超低靜態電流模式
  • 30nA關斷模式
  • 運輸模式下為5μA，支持按鈕喚醒
  • 僅電池模式下為4μA
  • 休眠模式下輸入適配器Iq為45μA
• 單按鈕喚醒和復位輸入
• 集成故障保護
  • 輸入過壓保護 (V IN_OVP )
  • 電池欠壓保護 (V BUVLO )
  • 電池短路保護 (BATSC)
  • 電池過流保護 (BATOCP)
  • 輸入電流限制保護 (ILIM)
  • 熱調節 (TREG) 和熱關斷 (TSHUTDOWN)
  • 電池熱故障保護 (TS)
  • 看門狗和安全定時器故障
  • 系統短路保護
  • 系統過壓保護

簡化示意圖

BQ21080線性電池充電器IC技術解析與應用指南

一、產品概述

BQ21080是德州儀器(TI)推出的一款I2C控制、單節鋰電池線性充電器IC，集成了電源路徑管理和船運模式(Ship Mode)功能。該器件采用8球芯片級封裝(DSBGA)，尺寸僅1.6mm x 1.1mm，專為空間受限的便攜式設備設計。

?主要特點?：

• 800mA功率路徑線性電池充電器
• 3.0V至5.9V輸入電壓工作范圍，優化用于電池間充電和USB適配器
• 25V耐受輸入電壓
• 可配置電池調節電壓，3.6V至4.65V范圍內精度±0.5%(10mV步進)
• 5mA至800mA可配置快速充電電流
• 55mΩ電池FET導通電阻
• 支持高達2.5A的放電電流以滿足高系統負載

二、關鍵特性詳解

1. 電源路徑管理

BQ21080采用先進的電源路徑架構，可在為系統供電的同時對電池充電。其動態電源路徑管理功能可優化弱適配器下的充電效率，確保系統負載優先。

?系統電壓調節?支持多種模式：

• 電池跟蹤模式(VBAT + 225mV)
• 固定電壓模式(4.4V至4.9V)
• 直通模式(SYS電壓等于VIN)

2. 超低靜態電流

器件在多種模式下實現極低功耗：

• 30nA關機模式
• 3.2μA船運模式(帶按鈕喚醒)
• 4μA純電池模式
• 45μA睡眠模式輸入靜態電流

3. 集成保護功能

BQ21080提供全面的保護機制：

• 輸入過壓保護(VIN_OVP)
• 電池欠壓保護(VBUVLO)
• 電池短路保護(BATSC)
• 電池過流保護(BATOCP)
• 輸入電流限制保護(ILIM)
• 熱調節(TREG)和熱關斷(TSHUT)
• 電池熱故障保護(TS)
• 看門狗和安全定時器故障
• 系統短路保護
• 系統過壓保護

三、典型應用

1. 目標應用領域

• TWS耳機及充電盒
• 智能眼鏡、AR和VR設備
• 智能手表及其他可穿戴設備
• 零售自動化和支付終端
• 樓宇自動化系統

2. 充電過程控制

BQ21080采用標準Li-ion或LiFePO4充電曲線，包含三個階段：

1. ?預充電?：當VBAT < VLOWV時，以預設的預充電電流充電
2. ?恒流充電?：VBAT > VLOWV后，以設定的ICHG電流充電
3. ?恒壓充電?：接近目標電壓時，電流逐漸減小直至終止

?充電終止條件?：

• 充電電流降至設定的終止電流(ITERM)
• 安全定時器超時
• 熱關斷觸發

四、寄存器配置與I2C接口

BQ21080通過I2C接口(7位地址0x6A)提供全面的可編程性，支持標準模式(100kbps)和快速模式(400kbps)。

?關鍵配置寄存器?：

1. ?VBAT_CTRL?：設置電池調節電壓(3.5V-4.65V)
2. ?ICHG_CTRL?：配置充電電流(5mA-800mA)
3. ?CHARGECTRL0?：預充電/終止電流設置
4. ?SYS_REG?：系統電壓調節模式選擇
5. ?TS_CONTROL?：溫度監控閾值配置

五、設計注意事項

1. 布局建議

• 輸入/輸出電容應選用低ESR陶瓷電容(X7R/X5R)
• IN、SYS和BAT引腳的高電流路徑需適當布線以避免壓降
• NTC接地應盡可能靠近器件GND引腳

2. 熱管理

器件功耗計算公式：
PDISS = PSYS + PBAT = (VIN - VSYS)*IIN + (VSYS - VBAT)*IBAT

結溫估算：
TJ = TA + θJA * PDISS
需確保系統功耗在器件限制范圍內。