线性充电器的基本功能
时间:2018-06-26 10:38来源:21Dianyuan
摘要:近年来,随着创新应用、新兴技术和新电池化学成分的出现,充电器的需求不断发展。例如,可穿戴设备领域的新应用(如智能银行卡、智能服装和医疗贴片)引领着解决方案变得更小巧便宜,同时也推动着电池朝更小更高功率密度的方向发展。
本文作者:德州仪器 Pearl Cao
随着内置功能越来越多,越来越智能的电子设备在更具吸引力的同时也更加耗电,可充电电池因此成为了一个经济的选择。近年来,随着创新应用、新兴技术和新电池化学成分的出现,充电器的需求不断发展。例如,可穿戴设备领域的新应用(如智能银行卡、智能服装和医疗贴片)引领着解决方案变得更小巧便宜,同时也推动着电池朝更小更高功率密度的方向发展。
设计师的典型问题或疑虑包括:“我如何最大限度地延长电池的使用时间?”“我如何延长产品的保质期?”“是否有可能对电池进行过度放电?”“如果电池缺失或损坏会发生什么?”“如何让我的产品与较弱的适配器一起工作?”,以及“我可以将相同的充电器用于不同的设计和不同的电池吗?”在本文中,我将讨论线性充电器的不同功能如何帮助解决这些问题。
电源路径
电源路径功能可通过在充电器内部增加一个开关,使单独的输出为系统供电并为电池充电。这种架构会导致其他一些特性。让我们先看看图1,该图显示了一个没有电源路径的简单线性充电器。系统输入和电池电极连接到相同的充电器输出节点。这种非电源路径架构因其简单和小巧的解决方案而受到欢迎;实例包括bq24040和bq25100电池充电器。图2显示了bq25100的评估模块(EVM)。
这种架构的另一个问题是充电器只能检测到流入电池和系统的总电流。如果系统正在运行,则充电器如何确定电池电流是否达到终止电平?
所有问题的解决方案非常简单——只需在系统输入和电池电极之间添加另一个开关。图3显示了电源路径线性充电器架构。除了从外部电源引入电流的Q1场效应晶体管(FET)之外,必要时需再增加一个开关(Q2)使电池与系统分离。系统始终具有输入电源的优先级,当终端用户插入适配器时,系统可以立即打开。如果适配器在支持系统负载时还剩下额外的电源,电池可以充电。
bq24072器件系列包括独立式电源路径线性充电器。bq25120A是一款集成度更高的新型器件。除了电源路径线性充电器之外,它还集成了DC-DC降压转换器、LDO、按钮控制器和具备客户可编程性的I2C接口。
运输模式
运输模式通常是设备的最低静态电流状态。为了最大限度地延长贮藏寿命,制造商在产品出厂前就已经启用了这种状态,以期待终端用户获得产品时电池电量不会耗尽。通过关闭电源路径充电器中的Q2,运输模式电路实质上断开了电池的连接,以防止电池泄漏到系统中。当终端用户第一次打开产品时,Q2重新打开,电池连接到系统。
动态电源路径管理(DPPM)
DPPM是电源路径设备的另一个功能。它可以监测设备的输入电压和电流,并在适配器不能支持系统负载时自动对系统进行优先级排序。输入源电流会在系统负载和电池充电之间共享。如果系统负载增加,此功能可降低充电电流。当系统电压下降到某个阈值时,电池可以停止充电,并将电池放电以补充系统电流要求。此特性的实施可有效防止系统崩溃。
输入电压动态电源管理(VIN-DPM)
通常与DPPM混淆的另一个功能是VIN-DPM。这一机制听起来非常相似,但重点却完全不同。输入电源或适配器具有额定功率。在某些情况下,输入电源的功率并不足以满足设备的需求。在USB标准不同的情况下,如今设计人员更普遍地认识到了这一点。正在充电的设备可能需要适用于各种类型(甚至未知的)适配器。如果输入源过载并导致输入电压低于欠压锁定(UVLO)阈值,则器件会关闭并停止充电。电源负载消失,适配器恢复。其电压回升到高于UVLO并重新开始充电,但适配器会再次立即过载并崩溃。这种不良情况被称为“打嗝模式”。参见图4。
现在您可以发现VIN-DPM和DPPM实际上是两个完全不同的功能。VIN-DPM可监控适配器的输出(或充电器的输入)并将其保持在一定的水平。DPPM可监控充电器输出(或系统导轨)并将其保持在最低预定水平。这两个功能可以协调共存,发挥作用,以便在不同的操作条件下平稳运行。并非所有充电器都具有这两种功能。您也可以在非电源路径充电器上实施VIN-DPM。
我以线性充电器拓扑结构为例阐释了一些与电源路径功能相关的基本特性,但开关充电器当然也可以具有此功能。有关电池充电器选择的更多信息,请参阅电池充电器解决方案页面。
其他资源
请查看我的同事Ming Yu的其他两篇德州仪器在线支持社区博文:
• “了解电池充电器功能和充电拓扑。”
• “为工业应用选择合适的电池充电器。”
随着内置功能越来越多,越来越智能的电子设备在更具吸引力的同时也更加耗电,可充电电池因此成为了一个经济的选择。近年来,随着创新应用、新兴技术和新电池化学成分的出现,充电器的需求不断发展。例如,可穿戴设备领域的新应用(如智能银行卡、智能服装和医疗贴片)引领着解决方案变得更小巧便宜,同时也推动着电池朝更小更高功率密度的方向发展。
设计师的典型问题或疑虑包括:“我如何最大限度地延长电池的使用时间?”“我如何延长产品的保质期?”“是否有可能对电池进行过度放电?”“如果电池缺失或损坏会发生什么?”“如何让我的产品与较弱的适配器一起工作?”,以及“我可以将相同的充电器用于不同的设计和不同的电池吗?”在本文中,我将讨论线性充电器的不同功能如何帮助解决这些问题。
电源路径
电源路径功能可通过在充电器内部增加一个开关,使单独的输出为系统供电并为电池充电。这种架构会导致其他一些特性。让我们先看看图1,该图显示了一个没有电源路径的简单线性充电器。系统输入和电池电极连接到相同的充电器输出节点。这种非电源路径架构因其简单和小巧的解决方案而受到欢迎;实例包括bq24040和bq25100电池充电器。图2显示了bq25100的评估模块(EVM)。
图1:简单的非电源路径线性充电器图
图2:bq25100 EVM
然而,这种架构有一些局限。充电器输出、电池电极和系统输入都在同一点连接。如果电池深度放电或有缺陷,那么即使连接外部电源,也可能无法启动系统。在系统启动之前,电池需要充电到一定的电压水平。因此,如果产品的电池深度放电,终端用户可能会在插入适配器时认为系统已经损坏,并且由于系统无法启动而没有任何情况发生。如果产品的电池确实存在缺陷,则系统可能永远无法启动。对于使用可拆卸电池的产品,可能需要使用不同的封装来拆卸和更换缺陷电池。但是,如果电池嵌入在设备内,则缺陷电池会使整个产品无法使用。这种架构的另一个问题是充电器只能检测到流入电池和系统的总电流。如果系统正在运行,则充电器如何确定电池电流是否达到终止电平?
所有问题的解决方案非常简单——只需在系统输入和电池电极之间添加另一个开关。图3显示了电源路径线性充电器架构。除了从外部电源引入电流的Q1场效应晶体管(FET)之外,必要时需再增加一个开关(Q2)使电池与系统分离。系统始终具有输入电源的优先级,当终端用户插入适配器时,系统可以立即打开。如果适配器在支持系统负载时还剩下额外的电源,电池可以充电。
图3:电源路径线性充电器图
这种方法还允许充电器独立地监控电池的充电电流(与适配器的总电流相反),以允许适当的终止和检查任何故障情况。bq24072器件系列包括独立式电源路径线性充电器。bq25120A是一款集成度更高的新型器件。除了电源路径线性充电器之外,它还集成了DC-DC降压转换器、LDO、按钮控制器和具备客户可编程性的I2C接口。
运输模式
运输模式通常是设备的最低静态电流状态。为了最大限度地延长贮藏寿命,制造商在产品出厂前就已经启用了这种状态,以期待终端用户获得产品时电池电量不会耗尽。通过关闭电源路径充电器中的Q2,运输模式电路实质上断开了电池的连接,以防止电池泄漏到系统中。当终端用户第一次打开产品时,Q2重新打开,电池连接到系统。
动态电源路径管理(DPPM)
DPPM是电源路径设备的另一个功能。它可以监测设备的输入电压和电流,并在适配器不能支持系统负载时自动对系统进行优先级排序。输入源电流会在系统负载和电池充电之间共享。如果系统负载增加,此功能可降低充电电流。当系统电压下降到某个阈值时,电池可以停止充电,并将电池放电以补充系统电流要求。此特性的实施可有效防止系统崩溃。
输入电压动态电源管理(VIN-DPM)
通常与DPPM混淆的另一个功能是VIN-DPM。这一机制听起来非常相似,但重点却完全不同。输入电源或适配器具有额定功率。在某些情况下,输入电源的功率并不足以满足设备的需求。在USB标准不同的情况下,如今设计人员更普遍地认识到了这一点。正在充电的设备可能需要适用于各种类型(甚至未知的)适配器。如果输入源过载并导致输入电压低于欠压锁定(UVLO)阈值,则器件会关闭并停止充电。电源负载消失,适配器恢复。其电压回升到高于UVLO并重新开始充电,但适配器会再次立即过载并崩溃。这种不良情况被称为“打嗝模式”。参见图4。
图4:打嗝模式
VIN-DPM功能可成功解决这一问题,因为它可以连续监测充电器的输入电压。如果输入电压低于某个阈值,VIN-DPM会调节充电器以减少输入电流负载,从而防止适配器崩溃。现在您可以发现VIN-DPM和DPPM实际上是两个完全不同的功能。VIN-DPM可监控适配器的输出(或充电器的输入)并将其保持在一定的水平。DPPM可监控充电器输出(或系统导轨)并将其保持在最低预定水平。这两个功能可以协调共存,发挥作用,以便在不同的操作条件下平稳运行。并非所有充电器都具有这两种功能。您也可以在非电源路径充电器上实施VIN-DPM。
我以线性充电器拓扑结构为例阐释了一些与电源路径功能相关的基本特性,但开关充电器当然也可以具有此功能。有关电池充电器选择的更多信息,请参阅电池充电器解决方案页面。
其他资源
请查看我的同事Ming Yu的其他两篇德州仪器在线支持社区博文:
• “了解电池充电器功能和充电拓扑。”
• “为工业应用选择合适的电池充电器。”
免责声明:本文若是转载新闻稿,转载此文目的是在于传递更多的信息,版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题,请联系本网编辑予以删除。
我要投稿
近期活动
- 仪器使用操作视频教程时间:2023年12月31日 - 2024年01月31日[立即参与]
- 安森美汽车&能源基础设施白皮书下载时间:2023年04月03日 - 2023年11月30日[立即参与]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年08月01日 - 2023年08月31日[查看回顾]
- 【在线答题活动】PI 智能家居热门产品,带您领略科技智慧家庭时间:2023年06月15日 - 2023年07月15日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年06月01日 - 2023年06月30日[查看回顾]
分类排行榜
- 汽车电子电源行业可靠性要求,你了解多少?
- 内置可编程模拟功能的新型 Renesas Synergy™ 低功耗 S1JA 微控制器
- Vishay 推出高集成度且符合 IrDA® 标准的红外收发器模块
- ROHM 发布全新车载升降压电源芯片组
- 艾迈斯半导体推出行业超薄的接近/颜色传感器模块,助力实现无边框智能手机设计
- 艾迈斯半导体与 Qualcomm Technologies 集中工程优势开发适用于手机 3D 应用的主动式立体视觉解决方案
- 维谛技术(Vertiv)同时亮相南北两大高端峰会,精彩亮点不容错过
- 缤特力推出全新商务系列耳机 助力解决开放式办公的噪音难题
- CISSOID 和泰科天润(GPT)达成战略合作协议,携手推动碳化硅功率器件的广泛应用
- 瑞萨电子推出 R-Car E3 SoC,为汽车大显示屏仪表盘带来高端3D 图形处理性能
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得?ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC,为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”
众所周知,LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下,为LED提供恒定的电流,并控制恒定(可调)亮度的作用。无论是室内照明,还是车载应用,都肩负着极为重要的使命。
- 关于反激电源效率的一个疑问
时间:2022-07-12 浏览量:9671
- 面对热拔插阐述的瞬间大电流怎么解决
时间:2022-07-11 浏览量:8428
- PFC电路对N线进行电压采样的目的是什么
时间:2022-07-08 浏览量:9042
- RCD中的C对反激稳定性有何影响
时间:2022-07-07 浏览量:6841
- 36W单反激 传导7~10M 热机5分钟后超标 不知道哪里出了问题
时间:2022-07-07 浏览量:5578
- PFC电感计算
时间:2022-07-06 浏览量:3803
- 多相同步BUCK
时间:2010-10-03 浏览量:37795
- 大家来讨论 系列之二:开机浪涌电流究竟多大?
时间:2016-01-12 浏览量:43079
- 目前世界超NB的65W适配器
时间:2016-09-28 浏览量:59954
- 精讲双管正激电源
时间:2016-11-25 浏览量:127225
- 利用ANSYS Maxwell深入探究软磁体之----电感变压器
时间:2016-09-20 浏览量:107356
- 【文原创】认真的写了一篇基于SG3525的推挽,附有详细..
时间:2015-08-27 浏览量:99846