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通用快速充电：电池供电应用的未来趋势

本文作者：德州仪器点击： 2020-07-02 11:59

前言：

如今，那些“永远在线”的消费者希望随时随地为他们的便携式电子产品充电。例如，我们经常看到旅客在等待登机或乘坐火车时给手机、笔记本电脑和耳机充电。但是，由于每个设备的充电方式不同，这些消费者必须携带不同的适配器，并且记住哪个适配器适用哪个设备是件相当麻烦的事情（请参见图1）。对于为了解决这一麻烦的工程师来说，他们的电池充电系统设计必须支持从各种输入源充电。

图1：使用不同的输入源和适配器充电

为什么考虑使用USB Type-C PD充电？
设计一个单芯片充电器集成电路（IC）来为不同配置和不同输入电压范围的多个电池供电设备充电是一个复杂的过程，因为传统适配器不能与所有电池供电设备兼容，且传统USB适配器的功率限制在5-15 W，因此限制了它们将支持的便携式电池供电设备。

如图2所示，USB Type-C™供电（USB PD）提供了一种有用的替代方案，可对各种应用进行快速有效的充电。USB PD的输出电压范围可根据不同电池配置的电池供电设备进行调整，以利用USB Pd的5 W至100 W（20V/5A）功率谱。

图2: USB PD实现通用快速充电

进一步说说上面提到的旅客给一个或多个设备充电的例子，考虑到他们可能无法总是连接电源，理想的情况是，他们的设备能够很快充满电，而且一旦充满后，电池可以长时间使用。即使他们只有15分钟的短暂停留时间来给设备充电，这也足以让电池续航数小时。

因此，为了满足消费者的期望，设计工程师正在寻找具有以下功能的解决方案：
 能够简化设计，同时实现通用充电——能够为具有不同配置（1到4节串联电池）和不同输入电压的多个电池供电设备充电。
 能够延长电池续航时间并使用更大电池容量，为消费者提供更佳的体验。
 能够有效充电，同时减少散热，以更大限度地减少充电器IC内的功率损耗。
 能够保护输入适配器、电池和系统免受级联故障的影响。

TI的新型降压-升压电池充电器IC（包括BQ25790和BQ25792）利用USB PD输入提高了灵活性，可在3.6 V至24 V的输入电压范围内为1S-4S电池充电。这些降压-升压充电器可以让您自由选择单个充电器IC是否是紧凑、小尺寸的电池供电设备（如手机、笔记本电脑、蓝牙耳机或医疗设备）的更好设计选择，而不是设计多个需要功率级的升压或降压以使应用保持在安全的工作电压范围内。

BQ25790和BQ25792利用低功耗充电器IC延长电池的运行时间，并在不使用应用程序时尽可能节省电池电量。除了低功耗外，充电器还配有一个充电定时器，它可以在正常充电周期的基础上进行额外充电，从而确保电池可以充电到更大容量（见表1）。

参数	可编程性	分辨率	默认
充电电压	3 V-18.8 V	10 mV	4.2 V (一节电池串联[s]), 8.4 V (2s), 12.6 V (3s), 16.8 V (4s)
充电电流	50 mA-5 A	10 mA	2 A (1s), 2 A (2s), 1 A (3s), 1 A (4s)
On-the-go (OTG)电压	2.8 V-22 V	10 mV	5 V
OTG电流	120 mA-3.32 A	40 mA	3 A
预充电电流	40 mA-2 A	40 mA	120 mA
结束电流	40 mA-1 A	40 mA	200 mA
充电定时器	Disabled, 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes 禁用，15分钟，0分钟，45分钟

表1：BQ25790和BQ25792上包括的可编程功能

对于需要长时间运行、快速高效充电和紧凑设计的电源设计，USB PD充电具有高灵活性，可在保持低物料清单和缩小整体解决方案尺寸的同时为各种应用充电。如要了解更多在设计时考虑功率密度和低静态电流的信息，请查看下面的其他资源。

其他资源
 阅读技术文章“通过降压-升压充电和USB Type-C PD技术更大程度地提高功率密度”
 观看视频，“通用快速充电能带来什么？”

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