2020/07/07

作者:德州儀器產品行銷工程師 Upal Patel

 

如今,那些「永遠在線 (always-on)」的消費者希望隨時隨地為他們的可攜式電子產品充電。例如,我們經常看到旅客在等待登機或乘坐火車時給手機、筆記型電腦和耳機充電。但是,由於每個裝置的充電方式不同,這些消費者必須攜帶不同的轉接器,並且記住哪個轉接器適用哪個裝置,是件相當麻煩的事情(請參見圖1)。對於工程師而言,為了解決這樣的麻煩,他們的電池充電系統設計必須支援各種電力輸入源。

 

1:使用不同的輸入源和轉接器充電

 

為什麼考慮使用USB Type-C PD充電?

設計一個單晶片充電器 IC 來為不同配置和不同輸入電壓範圍的多個電池供電裝置充電是一個複雜的過程,因為傳統轉接器不能與所有電池供電裝置相容,且傳統USB轉接器的功率限制在5-15 W,限制了它們將支援的可攜式電池供電裝置。

 

如圖2所示,USB Type-C™ Power Delivery(USB PD)提供了一種有用的替代方案,可對各種應用進行快速有效地充電。USB PD 的輸出電壓範圍可根據不同電池配置的電池供電裝置進行調整,以利用 USB PD 的5 W至100 W(20V/5A)功率譜 (power spectrum)。

2: USB PD實現通用快速充電

 

進一步探討上面提到的旅客需要一個或多個充電裝置的例子,考慮到他們可能無法總是連接電源,理想的情況是,他們的電子裝置能夠很快充滿電,而且一旦充滿後,電池可以長時間使用。即使他們只有15分鐘的短暫時間來給電子裝置充電,這也足以讓電池續航數小時。

 

因此,為了滿足消費者的期望,設計工程師正在尋找具有以下功能的解決方案:

  • 能夠簡化設計,同時實現通用充電,也就是能夠為具有不同配置(1到4節串聯電池)和不同輸入電壓的多電池供電裝置充電。
  • 能夠延長電池續航時間並使用更大電池容量,為消費者提供更佳的體驗。
  • 能夠有效充電,同時減少散熱,以更大幅度地減少充電器IC內的功率損耗。
  • 能夠保護輸入轉接器、電池和系統,免受級聯故障(cascade failure)的影響。

 

TI的新型升降壓電池充電器IC(包括BQ25790BQ25792)利用USB PD輸入提高了靈活性,可在3.6 V至24 V的輸入電壓範圍內為一到四節串聯電池充電。這些升降壓充電器可以讓您自由選擇,評估單個充電器IC是否能作為緊湊、小尺寸的電池供電裝置(如手機、筆記型電腦、藍牙耳機或醫療設備)的更好設計選擇,而不須設計多個需要功率級的升壓或降壓以使應用保持在安全的工作電壓範圍內。

 

BQ25790BQ25792利用低功耗充電器IC延長電池的運行時間,並在不使用應用程式時盡可能節省電池電量。除了低功耗外,充電器還配有一個充電計時器,它可以在正常充電週期的基礎上進行額外充電,從而確保電池可以充到更大容量(見表1)。

 

參數

可編程性

解析度

預設值

充電電壓

3 V-18.8 V

10 mV

4.2 V (一節電池串聯[s]), 8.4 V (2s), 12.6 V (3s), 16.8 V (4s)

充電電流

50 mA-5 A

10 mA

2 A (1s), 2 A (2s), 1 A (3s), 1 A (4s)

隨插即用(OTG)電壓

2.8 V-22 V

10 mV

5 V

OTG電流

120 mA-3.32 A

40 mA

3 A

預充電電流

40 mA-2 A

40 mA

120 mA

截止電流

(Termination current)

40 mA-1 A

40 mA

200 mA

充電計時器

關閉,15分鐘,30分鐘,45分鐘

表1:BQ25790BQ25792上涵蓋的可編程功能

 

對於需要長時間運行、快速高效充電和緊湊設計的電源設計,USB PD充電具有高靈活性,可在保持低物料清單和縮減整體解決方案尺寸的同時為各種應用充電。如要瞭解更多在設計時考慮功率密度和低靜態電流的資訊,請參考以下的其他資源。

 

其他資源