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支持双向充放电的高效Buck-Boost控制器——TMI5810

时间：2023-05-24 16:49来源：

摘要：随着便携式电子产品趋于小型化和轻量化，锂电池成为大多数便携式电子产品的主要供电方式。

随着便携式电子产品趋于小型化和轻量化，锂电池成为大多数便携式电子产品的主要供电方式。常规单节锂电池充满电为4.2V，因为不同电子产品对电源电压的要求不同，所应用的锂电池串数也有所不同。
常见的电子产品如电动工具、吸尘器、音箱和筋膜枪等应用，一般由1~6节锂电池串联供电，即需匹配宽电压（5~28V）的电源适配器，所以电子产品中的锂电池组需要进行充电、放电等系列电能变换才能完成整个供电过程，而这些电能变换都需要芯片来控制完成。
如下图，传统方案下，MCU需要分别控制“充电电路”和“放电电路”的功能模块实现电池包充放电，整个过程相当复杂，电路设计也比较繁琐。
拓尔微TMI5810是一颗集双向充放电和高效率于一身的同步升降压电源管理芯片，能有效解决多节锂电池充放电管理难题。如下图，相比于传统方案TMI5810可以将“充电电路”和“放电电路”合二为一，MCU只需要控制TMI5810即可实现充放电过程，大大减少了外围设计，优化了电源管理架构。
TMI5810外置4开关的升降压（Buck-Boost）架构，充电支持1~6节锂电池，宽电压2.8~32V（36V耐压）输入和2~30V反向输出，可满足大多数便携式电子产品的电压输入及12V/24V的车载充电器的供电应用，实现对多节锂电池组的充放电控制。
 
TMI5810工作原理
TMI5810采用专利技术（Buck-Boost Topology），确保系统在Buck，Boost，Buck-Boost多工作模式下实现电路平滑稳定过渡，如下图三种模式下电路波形图。                     
  
TMI5810 充放电模式受 DIR 信号控制：
Ø 当 DIR 输入为低电平时，TMI5810工作于充电模式，由适配器接口（VBUS 端）向电池（VBAT 端）充电; 

正向充电模式
通过CSEL pin 设置充电BAT电压，然后通过改变CSEL对GND的电阻R24, 设置VBAT电压（1S~3S），其他的电压通过FB来完成设置。如下表所示：

Table 2. CSEL 设定值
在充电模式下，具有充电管理功能，支持涓流，恒流，恒压和满充指示管理。
充电曲线
Ø 当 DIR 输入为高电平时，TMI5810工作于放电模式，由电池（VBAT端）向适配器接口（VBUS 端）放电。
放电模式原理图
VBUS 放电电压动态调整：放电模式下，除了通过改变 FB1 分压比的方式，还可通过 PWM 信号对 VBUS 电压进行动态调整。固定FB1分压电阻不变，向PWM管脚输入频率为 10kHz~100kHz的 PWM 信号，VBUS 输出电压即受 PWM 信号占空比 D 控制。
VBUS 输出电压 vs PWM 信号占空比
随着锂电池市场应用的普及化以及对锂电池研究的不断深入，系统对锂电池一系列参数的了解和控制将更加精细化，与之相应的充放电管理的技术会进一步发展。拓尔微围绕锂电池的深化应用，自主研发了多种专利技术和控制芯片，为客户产品开发和行业发展提供有效助力。

 
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