1.前言

為我們的便攜式電子設(shè)備設(shè)計(jì)找到完美的電池充電器集成電路 (IC) 并不總是那么容易，尤其是當(dāng)我們需要一個(gè)電池串聯(lián)多個(gè) (1S) 以獲得更高電壓，同時(shí)在小板上實(shí)現(xiàn)快速、涼爽的充電時(shí)區(qū)域。在這種情況下，升壓充電器可能正是我們所需要的。以下是我們應(yīng)該考慮使用升壓充電器的四個(gè)原因。

1. Boost 充電器讓我們可以充分利用 5-V USB 的便利。

讓我們來(lái)看看便攜式電子產(chǎn)品中最廣泛采用的充電輸入之一——USB 充電端口。還記得每個(gè)便攜式設(shè)備都有不同類型的適配器，帶有桶形插孔充電端口嗎？隨著 USB 充電端口成為主流，消費(fèi)者現(xiàn)在可以只攜帶一個(gè)適配器和幾根電纜來(lái)連接他們的所有電子設(shè)備。USB充電已經(jīng)真正成為一種生活方式。

由于設(shè)備供應(yīng)商眾多，5V USB 適配器和電纜（帶有 Micro B 或 USB Type-C? 端口）具有成本效益；有時(shí)制造商甚至可以從產(chǎn)品盒中排除適配器，因?yàn)橄M(fèi)者已經(jīng)擁有了一個(gè)。一個(gè) 5V USB 可以設(shè)計(jì)為使用 USB Type-C 提供高達(dá) 15W 的功率，這對(duì)于大多數(shù)小尺寸應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。

使用串聯(lián)的一個(gè)5-V USB具有兩個(gè)小區(qū)（2S）電池是一種流行的充電組合，并且升壓充電器需要來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。為什么？因?yàn)樗粌H需要 5V USB 輸入并升壓以 2S 為鋰離子 (Li-ion) 電池充電，而且高性能升壓充電器以高度集成和高效的方式這樣做，讓我們獲得最大限度地利用我們的便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)。

2.  使用升壓充電器充分利用 2S 配置。

許多電池供電的設(shè)備使用 1S 電池來(lái)保持產(chǎn)品的簡(jiǎn)單性和成本效益。但是，如果系統(tǒng)包括更高電壓的模塊，我們將需要一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)提升 1S 電池電壓來(lái)為它們供電。使用 2S 電池和更高電壓，我們可以排除升壓轉(zhuǎn)換器并獲得更長(zhǎng)的電池運(yùn)行時(shí)間。

2S 電池可以幫助的應(yīng)用包括電子銷售點(diǎn)設(shè)備或便攜式照片打印機(jī)，其中系統(tǒng)可能需要高壓打印頭。此外，無(wú)線智能揚(yáng)聲器可能需要高電壓來(lái)為音頻放大器提供動(dòng)態(tài)電流脈沖，或者小型電動(dòng)工具可能使用 2S 電池來(lái)有效地驅(qū)動(dòng)電機(jī)。下面的圖 1 顯示了一個(gè)典型的 5V USB 2S 電池升壓充電系統(tǒng)示例。

在低溫下運(yùn)行鋰離子電池（特別是 1S）也具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠鋬?nèi)部阻抗會(huì)急劇增加。在戶外使用的智能家居應(yīng)用中，如無(wú)線安防攝像頭和可視門鈴，當(dāng)溫度接近 0 ° C 時(shí)，增加的電池內(nèi)阻會(huì)導(dǎo)致電池輸出電壓顯著降低。2S 電池配置提供了更多的電壓余量。

圖 1：5V USB 2S 電池系統(tǒng)中的升壓充電器

3. 集成消除了在簡(jiǎn)單的材料清單或增加的功能之間進(jìn)行選擇的需要。

升壓充電解決方案的集成使設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單，在小尺寸中加載功能。

我們是否希望我們的系統(tǒng)在用戶插入適配器時(shí)立即打開，即使電池電量耗盡？我們想延長(zhǎng)電池壽命嗎？如果以上任一問(wèn)題的答案是肯定的，集成電源路徑將幫助我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。電源路徑管理系統(tǒng)和電池之間的電池場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)。此功能可保證最低系統(tǒng)電壓，以便系統(tǒng)可以在電池電量低時(shí)啟動(dòng)，從而為設(shè)備提供即時(shí)啟動(dòng)功能。電源路徑還可以在電池充滿時(shí)可靠地切斷涓流充電，避免過(guò)度充電，從而保護(hù)電池并延長(zhǎng)其使用壽命。

USB Micro B 適配器使用 D+ 和 D- 來(lái)表示其供電能力。TI 升壓充電器集成了 D+/D-（或 DP/DM）檢測(cè)，并且可以在適配器插入時(shí)配置充電器的輸入電流限制。如果適配器不是標(biāo)準(zhǔn) USB，則使用 Vin 動(dòng)態(tài)電源管理 (V INDPM )等高級(jí)算法和輸入電流優(yōu)化 (ICO) 將幫助設(shè)備檢測(cè)適配器的最大電流能力。

我們可以使用更多功能來(lái)制作出色的充電系統(tǒng)。USB On-The-Go (OTG) 功能為連接到 USB 的外圍設(shè)備供電。在 OTG 模式下，升壓充電器作為降壓轉(zhuǎn)換器反向運(yùn)行，以向具有電流限制的連接設(shè)備提供 5V 總線電壓。此功能節(jié)省了降壓轉(zhuǎn)換器、電感器，有時(shí)還節(jié)省了電源開關(guān)。內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器使系統(tǒng)了解 IC 周圍和內(nèi)部發(fā)生的情況。集成的交流過(guò)壓保護(hù) FET 可保護(hù)系統(tǒng)免受輸入過(guò)壓事件的影響。圖 2 顯示了 BQ25883，這是我們的新型升壓充電器，將電源路徑、D+/D- 檢測(cè)和 OTG 以及其他特殊功能集成到一個(gè) IC 中。

圖 2：BQ25883 升壓充電器系統(tǒng)圖

4. 根據(jù)我們的獨(dú)特考慮選擇合適的升壓充電器。

我們新的升壓充電器系列 BQ25882、BQ25883、BQ25886、BQ25887 提供多種選項(xiàng)來(lái)滿足我們的應(yīng)用要求。I 2 C 充電器通過(guò)使用軟件設(shè)置和更改充電配置文件以及向系統(tǒng)主機(jī)提供充電狀態(tài)來(lái)提供極大的靈活性。獨(dú)立充電器可通過(guò)外部電阻器輕松設(shè)置充電。電池平衡版本采用先進(jìn)的算法，在一個(gè)周期內(nèi)充電的同時(shí)快速平衡兩個(gè)電池的電壓。對(duì)于具有兩個(gè)松散電池或以長(zhǎng)電池壽命為目標(biāo)的產(chǎn)品而言，這是一項(xiàng)重要功能。我們可以在下面的表 1 中看到我們所有的升壓充電器系列及其每個(gè)獨(dú)特的功能。

表 1：TI 升壓充電器系列對(duì)比表

結(jié)論

我們了解每個(gè)便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)都有獨(dú)特的考慮因素，我們希望讓我們輕松選擇最適合我們的設(shè)計(jì)的充電器。這四點(diǎn)表達(dá)了使用帶有 5V USB 和 2S 電池的升壓充電器的好處。我們希望我們將來(lái)考慮使用升壓充電器，以獲得方便且高性能的產(chǎn)品。